[发明专利]沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法，多元胺分子和多巴胺在水和乙醇混合溶液中氧化聚合制备多元胺纳米粒子，将上述多元胺纳米粒子和金属酸盐混合配制成分散液，将负载金属离子前驱体的多元胺纳米粒子沉积于多孔支撑膜表面，再用含咪唑类有机配体的溶液进行浸渍处理，最后经界面交联，得到基于多元胺纳米粒子原位生长沸石咪唑酯骨架结构材料的复合膜。该膜兼具有高水渗透性和良好的有机染料/无机盐分离选择性。本发明中纳米粒子间及其与多孔支撑膜间通过多巴胺仿生粘合剂固定，所得沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜兼具有高水渗透性和良好的分离稳定性，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离和水处理领域，尤其涉及一种沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法。

背景技术

水是生命之源，是人类赖以生存的宝贵资源。水资源保护已成为全球性课题，与我们的生存空间和生活质量息息相关，迫在眉睫。预计2020～2030年将是我国用水量的高峰，按照目前的供水能力，年缺水量将达1500亿m³。因此，加强水资源的合理利用与保护，加强废水资源化与回用，发展新型，高效分离、纯化和浓缩技术成为解决水资源问题的重要途径。目前在染整行业中，由于生产技术所限，通常会产生大量的高盐浓度、高色度和高COD的有毒废水。为了将染料浓缩回收、水循环再利用，目前可用于有机物脱盐的方法有离子交换、电去离子(EDI)和溶剂法等，但这些方法存在工序复杂、处理效率低和成本较高等问题。膜分离作为一种新型高效的分离方法，有望取代上述传统分离方法，应用于有机染料脱盐体系。

膜分离技术在水资源供应和废水深度处理与资源回收等方面将发挥其重要作用，成为解决我国水资源危机、减轻和治理环境污染的一种不可或缺的重要手段。膜材料的研制是膜分离技术发展的关键。根据成膜材料的不同，可以将分离膜分为有机膜、无机膜和有机/无机复合膜。近年来随着纳米技术的迅速发展，将无机纳米材料如沸石分子筛、二氧化硅、碳纳米管、氧化石墨烯、金属有机骨架材料等引入聚合物膜中，制备有机/无机复合分离膜成为研究热点(CN 1401417A；CN 102989330A；ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,86693-6700；J.Am.Chem.Soc.,2013,135,15201-15208)。无机纳米材料的引入，可以在一定程度上提高膜的渗透性和热力学稳定性；然而，无机纳米材料自身的分散性及其与聚合物基膜间的界面相容性问题，使所得复合膜仍难以突破渗透性与选择性的“trade-off”现象。因此，探索开发新型成膜材料，且可通过简便、可控的方法制备综合性能优异的纳米复合膜具有重要的研究价值和应用前景。

本发明以多元胺分子和多巴胺氧化聚合而成的多元胺纳米粒子为载体，将含有金属离子前驱体的多元胺纳米粒子沉积于多孔支撑膜表面，再用含咪唑类有机配体的溶液进行浸渍处理，通过原位生长—界面交联得到沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜。多元胺纳米粒子和沸石咪唑酯骨架结构材料在膜内形成有利于水渗透的纳米通道，通过调整该纳米通道的尺寸和亲疏水性，所得纳米复合膜对有机染料分子/无机盐具有良好分离选择性。同时，沸石咪唑酯骨架纳米层是以多元胺纳米粒子为核原位生长的，且经界面交联固定，因此，所得膜兼具有高水渗透性和良好的分离稳定性，具有工业化应用前景。

发明内容

本发明目的是克服现有技术不足，提供用于有机染料/无机盐分离的沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜。

沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将0.1～2质量份的多元胺分子和0.02～0.2质量份的多巴胺溶解于100质量份的水和乙醇混合溶液中，通入氧气进行氧化聚合反应，得到多元胺纳米粒子分散液；