[发明专利]一种液化核桃壳耐溶剂复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种液化核桃壳耐溶剂复合纳滤膜及其制备方法，包括液化核桃壳的制备、铸膜液的制备、基膜的制备、交联膜的制备并将交联后的膜先浸入液化核桃壳水溶液，取出后再浸入均苯三甲酰氯的正己烷溶液进行界面聚合反应，得到液化核桃壳高通量耐溶剂复合纳滤膜。本发明制备的液化核桃壳耐溶剂复合纳滤膜具有好的耐溶剂性，较高渗透通量和较高分离性能。

技术领域

本发明涉及复合纳滤膜领域，特别涉及一种液化核桃壳耐溶剂复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

近年来，膜技术已在水处理领域发挥着广泛作用。膜分离技术是一项简单、快速、高效、选择性好、经济节能的新技术，目广泛地用于水处理、湿法冶金、生物化工、医药工业、食品工业一级环境保护等许多方面。

目前商品化的耐溶剂纳滤膜绝大多数集中在聚酰胺复合纳滤膜，国际上目前最常见的耐溶剂纳滤膜有Koch系列、Starmem系列等。如何能够尽快扩大耐溶剂纳滤膜的材料的选材范围，突破通量低的瓶颈是耐溶剂膜商品化的关键。因此耐溶剂纳滤膜这一领域需要挖掘更多新颖的膜材料，制备性能更加优异的耐溶剂纳滤膜，使其能够真正地应用于工业化的有机液体分离。

核桃壳是一种资源丰富的林果废弃物，目前普遍用作燃料，利用价值低，污染环境。事实上，核桃壳的主要成分木质素、纤维素等还没有得到充分利用。热化学液化技术，俗称液化，是充分挖掘天然木材生物材料潜在价值的有效途径。液化后的核桃壳中含有大量的酚类，可以作为制备膜材料的原料，同时由于核桃壳具有木质素结构单元，而木质素具有较强的耐溶剂性，因此液化核桃壳是较为理想的聚芳酯类膜材料。同时金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料，近年来广泛用于材料性能调控，将MOF材料运用到提高膜的通量中，是提高膜性能的一个趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种耐溶剂复合纳滤膜的制备方法，通过此方法制备获得一种新的具有较高通量、较高分离性能，并且具有耐溶剂性能的复合纳滤膜。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种液化核桃壳耐溶剂复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将核桃壳粉碎后与苯酚混合搅拌，水浴加热后加入浓硫酸，恒温液化后制得核桃壳粉液化产物；液化产物冷却后中和硫酸至体系为碱性，过滤体系残渣得到液化核桃壳；

步骤二：将聚醚酰亚胺颗粒、UiO-66(Zr)粉末和有机溶剂混合，配成聚醚酰亚胺溶液，在水浴锅中恒温搅拌，静置冷却后，放入干燥器中脱泡制成铸膜液，将铸膜液用不锈钢刮刀均匀地刮到无纺布上，将刮完膜的无纺布立即放入25℃的水中凝胶浴，取出冷藏得到基膜，将无纺布刮铸膜液的一面称A面；

步骤三：将基膜的A面浸泡于质量浓度为0.1％-10％的己二胺的甲醇溶液里，浸泡0.5-1小时后取出，用去离子水洗涤2-4次，得到交联后的膜；

步骤四：将交联后的膜浸入质量浓度为0.1％-5％的液化核桃壳水溶液中2-30分钟，取出后用滤纸擦干表面水分，再浸入质量体积比为0.1％-5％均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，反应1-30分钟，取出后将膜放入功率1400W微波反应器热处理1分钟，最后用去离子水清洗膜表面，得到液化核桃壳高通量耐溶剂复合纳滤膜。

优选地，所述步骤一中液化核桃壳的具体制备方法如下：

首先将核桃壳用球磨机粉碎至100-200目之间，将苯酚和核桃壳粉混合搅拌，水浴加热至100℃。然后在搅拌状态下逐滴加入98％的浓硫酸，核桃壳粉与苯酚的质量比为1∶5、当硫酸用量为苯酚质量的2％，液化时间为1h时，制得核桃壳粉液化产物；液化产物冷却后，用1mol/L氢氧化钠溶液中和硫酸，至体系中PH为11-13，之后过滤体系残渣，得到液化核桃壳。