[发明专利]一种云母片为中间层的正渗透膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种云母片为中间层的正渗透膜及其制备方法，该正渗透膜包括基膜和位于基膜上的聚酰胺膜层，在基膜和聚酰胺膜层之间设置有二维纳米云母片中间层。本发明首次将云母片应用于正渗透膜，选用云母片为中间层，位于基膜和聚酰胺层之间，二维纳米云母片具有良好的亲水性、良好的层状纳米结构以及较强的电负性，可以缩短水分子传递路径水通量和截盐性能大幅度的提高。以含云母片基膜作为基底，通过多元胺与多元酰氯之间的界面聚合反应，使二维云母片位于基膜和聚酰胺层之间，制备得到一种新型TFC膜。与未改性的TFC膜相比，由于mica缩短了水分子传递路径，降低了水质传递阻力，促进了水分子快速运输。

技术领域

本发明涉及一种云母片为中间层的正渗透膜及其制备方法，属于膜制备技术领域。

背景技术

随着社会的发展和人口的不断增长，淡水资源日益减少，水污染问题也逐渐严重，为解决此问题，通过膜法分离海水和苦咸水淡化生产淡水的方法已经获得了广泛的关注。正渗透过程作为水传输过程中的一种天然的现象在近些年受到越来越多的关注，与传统的压力驱动过程如反渗透、纳滤相比，正渗透过程具有以下几大优势：(1)正渗透过程中不需要或者仅仅需要很低的外加水力压力，可以减少能量消耗和设备成本；(2)正渗透过程中潜在的水回收率较高；(3)正渗透过程应用面较广且具有较低的膜污染倾向。

通过界面聚合反应制备的薄膜复合正渗透膜(TFC-FO)因其低能耗、高通量、操作简单等特点得到了广泛的应用。但在实际应用过程中，盐的反向扩散和支撑层的多孔结构会使渗透压降低，并在分离过程中造成严重的浓差极化问题。水通量和截盐之间的“上限平衡”问题以及膜污染等问题，制约着正渗透膜的发展。

天然云母廉价易得、制备方法简单且无环境污染，近年来，二维纳米云母片成功的从天然云母石中剥离，使得二维纳米云母片应用领域拓宽，剥离得到的二维纳米云母片层具有较高的纵横比、良好的透光性、紫外线屏蔽性能、原子水平平整度、电绝缘性、化学耐久性等特点，已经广泛应用于电子领域。良好的亲水性、规则的片层结构、一定的刚性、优异的稳定性并且廉价易得，在水处理领域展现出很高的应用潜力。

一般而言，可以通过加入多孔支撑材料调整支撑层对TFC-FO膜进行改性，使得薄膜复合膜有更好的分离性能以及优异的抑菌和抗污性能。多孔支撑材料的亲水性、孔隙率和弯曲度对FO膜的分离性能有很大的影响。优化支撑层的性能主要通过增加支撑层孔隙率，以及通过涂覆亲水性材料增加支撑层亲水性从而提高水通量的目的。目前的复合正渗透膜(TFC-FO)多孔支撑材料绝大数是加入聚酰胺层中，导致水质传递阻力大，水分子运输慢，水通量仍然达不到要求，分离稳定性低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种云母片为中间层的正渗透膜及其制备方法。

本发明的云母片为中间层的正渗透膜，二维纳米云母片位于基膜和聚酰胺层之间，二维纳米云母片降低了水传递阻力，促进了水分子快速运输，水通量大幅度的提高，同时膜稳定性增强。

为解决以上问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种云母片为中间层的正渗透膜，包括基膜和位于基膜上的聚酰胺膜层，在基膜和聚酰胺膜层之间设置有二维纳米云母片中间层。

本发明还提供一种云母片为中间层的正渗透膜的制备方法。

一种云母片为中间层的正渗透膜的制备方法，包括步骤如下：

(1)云母片分散液的制备

取二维纳米级云母片分散于去离子水中，超声分散均匀，得到云母分散液；

(2)水相溶液的制备

将多元胺溶解在水中，混合均匀后得到水相溶液；

(3)油相溶液的制备

将多元酰氯溶解在有机溶剂中，制得油相溶液；