[发明专利]一种高通量混合基质纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高通量混合基质纳滤膜及其制备方法，将聚砜超滤膜支撑膜与六水合硝酸锌水溶液中浸渍一段时间后晾干；将得到的膜与水相单体中浸渍一段时间后晾干，形成水相液层；其中水相单体为哌嗪；将得到的膜与含有活性单体的有机相溶液接触一段时间后在烘箱中烘干；其中有机相活性单体为均苯三甲酰氯；将膜浸泡在含有2‑甲基咪唑配体的甲醇溶液中一段时间后用甲醇溶剂洗掉多余的配体。本发明中的ZIF‑8纳米颗粒通过原位生长法可以分散在纳滤膜层底部，中间和表面，这样可以增大分离层的表面积，从而提高水通量。

技术领域

本发明涉及纳滤膜技术领域，具体涉及一种高通量混合基质纳滤膜及其制备的方法。

背景技术

在纳滤功能层中添加纳米粒子对其进行改性具有许多优点，添加纳米粒子具有操作简单的特点，作为在分子尺度功能系统的纳米技术具有更持久，更清洁，更安全的产品，已成为现在改性纳滤膜中一种非常重要的手段。用粒子填充法对复合膜进行改性吸引了越来越多研究者的关注，并且无机纳米粒子也从最初的一般粒子法发展成了对复合膜性能伤害较小的纳米粒子，如：纳米TiO₂、纳米SiO₂、NaX、纳米Al₂O₃、纳米Ag、ZIF-8等纳米粒子。MOF兼具有机高分子和无机化合物的共同特点，Yaghi团队在21世纪初研发制备得到ZIF-8材料，他们通过六水合硝酸锌和2-甲基咪唑分别溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，用溶剂热法合成制备ZIF-8沸石咪唑框架材料。它具有低密度、高比表面积、结构功能可设计、孔道尺寸可调等特点，在膜分离、气体吸附、催化以及药物释放等多种领域。然而传统的粒子填充法会存在无机与有机材料的界面相容问题，利用原位生长法使得Zn²+可以与水相单体络合，从而克服了无机与有机材料的界面相容问题；同时增大了该混合基质膜的表面积，解决了现有技术中纳滤膜水通量不高的问题，提高了纳滤膜污水处理能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是界面聚合方式成膜存在不均匀，表面有缺陷这一缺点，从而使得ZIF-8纳米颗粒通过原位生长法可以分散在纳滤膜层底部、中间和表面，这样可以增大分离层的表面积；同时由于Zn²⁺可以与水相单体络合，从而克服了无机与有机材料的界面相容问题。

为此，本发明采用的技术方案如下：

一种高通量混合基质纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚砜超滤膜支撑膜与六水合硝酸锌水溶液中浸渍一段时间后晾干；

（2）将步骤（1）得到的膜与水相单体中浸渍一段时间后晾干，形成水相液层；其中水相单体为哌嗪；

（3）将步骤（2）得到的膜与含有活性单体的有机相溶液接触一段时间后在烘箱中烘干；其中有机相活性单体为均苯三甲酰氯；

（4）将步骤（3）得到的膜浸泡在含有2-甲基咪唑配体的甲醇溶液中一段时间后用甲醇溶剂洗掉多余的配体。

优选地，步骤（1）中的六水合硝酸锌水溶液的质量分数为0.01-10 wt%；浸渍时间为1-15min。

优选地，步骤（2）中的水相单体的质量分数为0.001-0.5wt%；浸渍时间为1-10min。

优选地，步骤（3）中的有机相活性单体的质量分数为0.001-0.5wt%；浸渍时间为1-5min。

优选地，步骤（3）中的烘箱温度为30-80℃，烘干时间为5-30min。

优选地，步骤（4）中的2-甲基咪唑配体的质量分数为0.1-2 wt%，浸泡时间为1h-24h。

上述方法得到一种高通量的混合基质纳滤膜。

本发明的效果在于：