[发明专利]一种无氟基团Ti3

说明书

本发明属于复合膜制备技术领域，公开了一种无氟基团Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;MXene复合聚酰胺反渗透膜的制备方法，通过四甲基氢氧化胺刻蚀制备出无氟基团的Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;MXene纳米材料，通过将无氟基团Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;MXene引入界面聚合的水相溶液反应生成反渗透膜的聚酰胺层。本发明制备过程简单，所制备的反渗透膜具有较好的膜性能，即拥有较高的水通量和良好的抗氯化性能。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种无氟基团Ti₃C₂T_xMXene复合聚酰胺反渗透膜的制备方法，可用于海水淡化、污水处理、去离子水制备等领域。

背景技术

目前，聚酰胺类反渗透膜由于具有物化稳定性好、耐强碱、耐高温、耐有机溶剂和机械强度高等优点，已成功应用于海水淡化、污水处理、去离子水制备等领域。目前常见的商品反渗透膜一般是由间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)界面聚合反应制得。天然水和废水溶液中常含有低浓度的游离氯，反渗透膜在处理含有游离氯的天然水和废水的过程中，氯会攻击聚合物膜而使膜被损坏，导致脱盐率下降。此外，在实际使用过程中，为了抑制水体中微生物的繁殖，需要添加活性氯，这也会破坏聚酰胺材料而使反渗透复合膜失去分离性能，聚酰胺反渗透膜氯化降解，造成不可逆的膜选择透过性能下降，仍然是反渗透膜技术所面临的最大问题。

聚酰胺类反渗透膜的耐氯性改性是当前反渗透膜研究的热点之一，主要采用的方法有物理涂覆或是化学接枝形成保护层，从而在聚酰胺本体掺杂具有耐氯性的物质，具有抗氧化性的纳米材料如碳纳米管与氧化石墨烯的添加均能一定程度地提高膜的耐氯性，这些抗氯性纳米材料可以使用本体掺杂，表面涂覆和化学接枝等方法介入到膜表面来起到耐氯性。中国专利CN108176246A公布的一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法，通过纳米层状材料氧化石墨烯材料在聚酰胺反渗透膜上的化学接枝，实现了提高聚酰胺反渗透膜耐氯性能的大幅提高。

MXene是指具有二维层状结构的金属碳化物、氮化物或碳氮化物，是一个庞大的二维材料家族。它是从对应的三维MAX相中选择性地刻蚀A原子层制备而成的。为了强调它们是由MAX相剥离而来，并且具有与石墨烯类似的二维结构特征，于是将它们统一命名为“MXene”。到目前为止，超过70％有关MXene的研究都集中在Ti₃C₂T_x上，以至于现在Ti₃C₂T_x几乎已经成为MXene的代名词和典型代表。Ti₃C₂T_x是通过选择性刻蚀Ti₃Al₂C₂相中的铝层获得的。XiaoyingWang等通过将Ti₃C₂T_xMXene引入聚酰胺反渗透膜中，将反渗透膜的抗氯化性能提升到经过10000ppm·h氯化测试后，盐截留率仍然保持在97.1％，[XiaoyingWang,QingqingLi,JianfengZhang,HaimengHuang,ShaoyuWu,YanYang.JournalofMembraneScience,2020,603:118036]。可见，Ti₃C₂T_xMXene纳米材料的引入对于反渗透膜的抗氯化性能有可观的改善效果。但研究表明，传统制备方法采用LiF/HCl刻蚀法获得单层或少层的Ti₃C₂T_xMXene纳米片，导致该材料中存在具有脱附特性F基团，在潮湿的空气或水环境中极易被氧化，这严重限制了该材料在膜改性方面的应用发展，导致Ti₃C₂T_xMXene改性膜展现出的优异性能难以维持。

发明内容