[发明专利]二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法及其应用

权利要求书

1.二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法，其特征在于，步骤如下：

S1.莫来石陶瓷载体的制备

将聚醚砜及添加剂聚乙烯吡咯烷酮溶于N-甲基吡咯烷酮中，聚醚砜：聚乙烯吡咯烷酮：N-甲基吡咯烷酮=1:0.1-0.2:4-6，球磨使其完全溶解，制备成聚合物浆料；

然后将用料比为0.85:1的粉煤灰和铝矾土加入到聚合物浆料中得到固含量为40-55wt%的铸模浆料，连续球磨48 h以上确保分散均匀；铸膜浆料先抽真空2 h去除残余气泡，然后将其倒入浆料罐，内芯液为去离子水，施加氮气压力，从喷丝头挤出的纤维湿膜经过15-30 cm 的空气间隙浸入外凝固浴去离子水中，经过24 h胶凝固化成中空纤维膜生坯；在1200-1400°C下烧结，得莫来石陶瓷载体；

S2.二氧化钛中间层的制备

将孔径为400-700 nm的莫来石陶瓷载体，放入乙醇溶液中洗涤30-60 min，然后用去离子水冲洗干净放入烘箱中干燥；

在陶瓷中空纤维基底上制备无机过渡层：首先配制浓度为10- 20wt%的二氧化钛悬浮液，利用浸渍提拉工艺在陶瓷中空纤维基底外表面均匀涂覆；在上述过程中，控制浸渍时间为5~10 s，控制提拉速度为0.5~1.5 cm/s，浸渍后将载体放置于恒温湿度干燥箱内干燥12h以上；烧结气氛为空气的高温炉中在500 ~ 900°C的温度下焙烧10 ~12 h，在陶瓷中空纤维基底上制备得到厚度为3.0 ~ 5.0 µm的二氧化钛过渡层；

S3. MOF-801粉体的合成

将富马酸和ZrOCl₂·8H₂O溶解在N-N二甲基甲酰胺和甲酸的混合溶剂中，通过电磁搅拌器搅拌10~30 min至溶解，在100°C~150°C下反应24 h；反应结束后，将反应后的溶液在转速为6000~10000 rpm 条件下离心5~10 min，得到白色沉淀；将白色沉淀用N-N二甲基甲酰胺洗涤48~72 h，再用无水甲醇交换48~72 h；最后将白色沉淀物置于真空干燥箱中100~180°C条件下活化24 h~48 h，得到MOF-801；所述富马酸：ZrOCl₂·8H₂O的摩尔比为1:1-5，混合溶剂中N-N二甲基甲酰胺与甲酸的体积比为10-2：1

S4.陶瓷基TFN正渗透膜的合成

将浓度为0.02~0.1wt%的MOF-801放入浓度为0.1~0.4wt%的均苯三甲酰氯溶液中超声30~60 min，然后配制浓度为2~5wt%的间苯二胺溶液；先将二氧化钛中间层修饰好的陶瓷基底放入间苯二胺溶液中3~10 min，然后在室温下干燥5~10 min，再在均苯三甲酰氯溶液中反应1~3 min，最后将样品放入60~90°C烘箱中5~10 min进一步反应，制备得到陶瓷基TFN正渗透膜。

2.根据权利要求1所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述TFN正渗透膜应用于海水淡化的过程中。

3.根据权利要求1所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述TFN正渗透膜应用于有机溶剂正渗透中。

4.根据权利要求3所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述有机溶剂分子的动力学直径小于等于聚酰胺膜的直径或MOF-801粉体的直径。

5.根据权利要求3所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、甲醇。