[发明专利]一种能实现一价/二价离子选择性分离的高通量纳滤膜及其制备方法

权利要求书

1.一种实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，包括聚砜基膜，羟基磷灰石

（HAP）纳米线中间层和聚酰胺分离层，聚砜基膜，羟基磷灰石（HAP）纳米线中间层和聚酰胺分离层从下向上依次布置，聚酰胺分离层厚度为10~25 nm，聚酰胺层表面呈电负性；

一种实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）构建亲水、高孔隙率的羟基磷灰石（HAP）纳米线中间层：将羟基磷灰石（HAP）纳米线分散液沉积到聚砜基膜的上表面，再将多巴胺沉积在聚砜基膜的上表面形成聚多巴胺，增强HAP之间以及羟基磷灰石（HAP）纳米线与聚砜基膜的粘结性，得到HAP/PSf复合膜；

（2）界面聚合制备超薄聚酰胺层：首先，在制备的HAP/PSf复合膜上表面滴加单体A的水相溶液，使单体A均匀的分散在复合膜表面，去除多余单体溶液；然后再滴加单体B的有机相溶液，通过单体A与单体B的界面缩聚形成致密聚酰胺分离层，并对其进行热处理以使交联更加充分，同时有机溶剂得以完全挥发。

2.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，所述聚砜基膜的厚度为70~150，羟基磷灰石（HAP）纳米线中间层厚度为35~140 nm，电动电势为-30到- 60 mV。

3.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，聚砜基膜上表面孔尺寸为50~300 nm，下表面孔径为200 nm~2 。

4.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，上述步骤（1）中羟基磷灰石（HAP）纳米线的直径为10~70 nm，长度为4~10 。

5.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，步骤（1）具体为：将HAP和分散剂放入水中，超声分散，然后离心，上层清液即为羟基磷灰石（HAP）纳米线分散液，将羟基磷灰石（HAP）纳米线分散液通过真空抽滤沉积到聚砜基膜的上表面，然后再通过真空抽滤将多巴胺沉积在聚砜基膜上表面。

6.根据权利要求5所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮中的一种，分散剂与HAP的质量比为2:1~9:1，利用超声进行分散，超声时间5~30 min，离心转速为2000~5000rpm，离心时间为10~30 min，得到上层HAP分散液体积浓度为0.05~0.3 mg/mL，对于面积为12.57 cm^-2的膜样品，所用HAP分散液体积为0.5~2 mL，多巴胺的浓度为2 mg/mL，体积为10mL，沉积时间为12 h。

7.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，步骤（2）中水相单体A为邻苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、哌嗪中的至少一种，水相单体的浓度为0.025~0.50%（w/v），有机相单体B为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯中的至少一种，有机相单体浓度为0.02~0.45%（w/v），有机相溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷、环己烷、庚烷中的至少一种，对于12. 57 cm^-2的膜面积，水相溶液滴加体积为2 mL，接触时间为2~8 min，用橡胶辊移除多余溶液，有机相溶液滴加体积为2 mL，接触时间为1~8 min，热处理温度为50~60^oC，热处理时间为20~70min。

8.根据权利要求1所述的实现一价/二价离子选择性分离纳滤膜，其特征在于，所述聚砜基膜采用以下方法制备：将一定质量份数的聚砜树脂、致孔剂以及有机溶剂加入到三口烧瓶中，置于油浴锅中加热并机械搅拌，直至形成均匀的铸膜液，然后静置脱泡，将铸膜液浇铸在玻璃板上，用刮刀刮制成初生膜，然后将初生膜迅速平稳的先后放入第一凝胶浴和第二凝胶浴，通过溶剂与非溶剂的交换，诱导聚砜固化成膜。