[发明专利]一种基于超小尺寸EMT分子筛的有机/无机杂化膜材料、制备方法及在水处理方面的应用

说明书

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种EMT型分子筛的有机/无机杂化膜材料，制备方法及该膜材料在染料分离方面的应用。本发明采用界面聚合法，在聚醚砜载体上制备得到了一种全新的有机/无机杂化膜材料，其制备步骤如下：(1)超小尺寸EMT分子筛的制备；2)氨基化EMT分子筛的制备；(3)EMT‑NH₂的有机/无机杂化膜的制备。该材料能够结合无机纳米颗粒的独特优势，避免了传统TFN膜中非选择性孔隙造成的截留率降低现象。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种EMT型分子筛的有机/无机杂化膜材料，制备方法及该膜材料在染料分离方面的应用。

背景技术

我国人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，位居全世界的120位之后。不仅如此，地区分布不均匀，水土资源不匹配使得我国水资源更加紧缺。针对我国水资源缺少的问题，将非传统水资源(工业废水、市政污水、循环排污水)重新利用起来显得尤为重要。目前传统的水处理方法包括吸附法、化学混凝法、电化学氧化法等，这些方法技术较为成熟但也有能耗大、设备投资高、操作复杂的缺点。新兴的膜分离技术以其高效、节能、设备简单、操作方便等特点，在水处理领域中的应用越来越广泛。膜分离法是用天然或人工合成膜，以外界能量或化学位差作为推动力，对双组或多组份溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集方法的统称。膜材料作为膜分离技术的关键一直被广泛的研究，不断有各种新型的材料被制备成膜用于分离。

分离膜材料按组成可以主要分为高分子膜和无机膜。目前已经商业化的高分子膜具有成本低，柔韧性好，分离选择性高，易加工成型的优势。但也存在热稳定性和化学稳定性较差，分离时存在通量与选择性的平衡问题。这是由膜的筛分机理决定的，孔道缩小膜的选择性升高，但通量不可避免的会降低。

无机多孔膜一般包括陶瓷膜、金属膜、合金膜、碳化硅膜、分子筛复合膜、分子筛膜和玻璃膜等。与有机膜相比，无机膜的材质特点及优良性能主要体现在：(1)优良的化学稳定性(2)温度适用范围广(3)分离效率高，孔径分布窄和非对称膜结构可显著提高对特征污染物或特定分子量范围溶质的去除率；(4)机械强度高，更适用于高黏度、高固含量、含硬性颗粒的复杂流体物料的分离，对物料的预处理要求相对较低。不过无机膜材料也面临一些挑战，比如无机材料脆性大、弹性小，给膜的成型加工及组件装备带来一定困难。

薄膜复合膜是指以微孔膜或超滤膜作支撑层，在其表面覆盖以厚度仅为0.1～0.25μm的致密的均质膜作壁障聚酰胺层构成的分离膜。使得物质的透过量有很大的增加。这种膜的优势在于保持了高分子膜成本低、易加工性等优点的同时，提升原有材料的分离性能。最初的研究主要是在微滤或者超滤膜的基底上通过两种有机单体之间的界面聚合得到一层具有分离性质的分离层。虽然此种方法制备的复合膜相较于普通的高分子膜通量有了很大的提升，但其分离性质仍需进一步提高。在聚酰胺层中添加一些无机纳米颗粒来制备薄膜纳米材料复合膜能够结合无机材料的孔径均一和高分子膜易制备的优势。但由于无机纳米颗粒与高分子的结合性不好，往会导致缺陷的产生进而降低膜的选择性。通过改变界面聚合过程中的单体来实现膜性能的提升，为解决这一问题提供了新的思路。目前，已经有一些具有特殊性能的分子被作为新型的单体来制备薄膜复合膜，但单体的选择仍局限于有机分子，不能进一步结合无机纳米颗粒独特的优势。

发明内容

本发明涉及一种EMT型分子筛的有机/无机杂化膜材料，其制备方法以及其在水溶液中染料分离方面的应用。

本发明采用界面聚合法，在聚醚砜载体上制备得到了一种全新的有机/无机杂化膜材料，其制备步骤如下：

(1)超小尺寸EMT分子筛的制备