[发明专利]一种复合正渗透膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及了一种新型复合渗透膜的制备方法及在同步截留四环素和四环素抗性基因的应用。所述复合渗透膜包括PET无纺布支撑层，静电纺丝新型TPU/PSF共混膜及UIO‑66‑NH₂纳米颗粒夹层修饰的聚酰胺活性层。具体制备方法包括：将TPU和PSF添加于DMF和NMP的混合溶剂中，配置一定浓度的纺丝液，60℃～65℃下磁力搅拌过夜；静电纺丝制备PET无纺布作为支撑层的新型TPU/PSF共混膜；掺杂UIO‑66‑NH₂纳米颗粒于MPD水溶液和TMC有机溶液的夹层，界面聚合制备复合正渗透膜。本发明制备的复合正渗透膜表现出高机械强度、亲水性强和高水通量等特点，且同步截留四环素和四环素抗性基因的截留效果较好。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种用于同步截留四环素和四环素耐药基因废水处理的UIO-66-NH₂复合正渗透膜的制备及应用。

背景技术

抗生素被广泛用作人类、牲畜和水产养殖的治疗药物，其广泛使用导致抗生素、抗生素耐药细菌(ARB)和抗生素耐药基因(ARGs)在自然环境中浓度广泛增加，已成为全球公众关注的焦点之一。研究表明，世界各地的河流中、地下水及饮用水中均观察到各种抗生素、耐药菌和耐药基因的存在。因此，非常有必要对废水中的抗生素及耐药基因进行研究。

正渗透(Forword osmosis,FO)是近年来发展起来的一种应用于污水处理和海水淡化的新型膜分离技术。而静电纺丝法由于其优异的透水性和耐盐性，在废水处理中的正向渗透(FO)应用中备受关注。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于处理含四环素和四环素抗性基因共存废水的正渗透膜，通过正渗透工艺达到同步截留四环素和四环素抗性基因的目的，以克服现有技术中正渗透膜污染物截留率低、渗透能力差等缺点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种UIO-66-NH₂复合正渗透膜，其特征在于，包括静电纺丝TPU/PSF共混纳米纤维基底膜及UIO-66-NH₂纳米颗粒夹层修饰的聚酰胺活性层(纳米颗粒嵌于MPD水相和TMC有机相之间)。

本发明还提供了上述UIO-66-NH₂复合正渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：UIO-66-NH₂纳米颗粒的制备：

将氯化锆和氨基对苯二甲酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺、盐酸和冰乙酸的混合溶剂中，超声处理1h，得到的混合溶液置于不锈钢反应釜中，120℃加热24h，冷却至室温后用DMF和甲醇分别在转速为8000rpm下离心3次和6次，之后在烘箱中60℃烘干12h，得到UIO-66-NH₂纳米颗粒；

步骤2)：将TPU和PSF添加于DMF和NMP的混合溶剂中，配置纺丝液，60℃～65℃下磁力搅拌12h；

步骤3)：静电纺丝制备PET无纺布作为支撑层的新型TPU/PSF共混膜；

步骤4)：UIO-66-NH₂复合正渗透膜的制备：

a.配制UIO-66-NH₂/Isopar-G溶液，TMC/Isopar-G溶液，MPD水溶液于冰水中超声处理；

b.用制备的TPU/PSF共混纳米纤维为基底膜，将其夹在模具中，先倒入MPD水溶液浸没，倒掉多余的MPD水溶液，用吹风机吹至表面半干后，再倒入UIO-66-NH₂/Isopar-G溶液浸没，反应之后倒掉多余的溶液，再倒入TMC/Isopar-G溶液，反应后倒掉TMC/Isopar-G溶液，表面半干后，放在80℃～85℃的干燥箱中热稳定反应10min，即得到活性聚酰胺层，从而制得UIO-66-NH₂复合正渗透膜。