[发明专利]一种制备纳米复合膜的方法

说明书

本发明提供一种制备纳米复合膜的方法，涉及膜制备领域。该制备纳米复合膜的方法，包括以下步骤：在多孔基底膜上使以下组分接触：包含多胺单体的水相溶液以及包含多官能酰基卤单体的有机相溶液；其中之一包含无机纳米添加剂，通过传统方式涂布到多孔基底膜上，而不包含无机纳米添加剂的另一溶液通过超声雾化的方式喷洒到多孔基底膜上。该制备方法一方面通过超声雾化水相或有机相溶液，实现对界面聚合反应中单体扩散过程的控制，生成厚度更薄、更加致密的分离层，得到通量更大的复合膜，另一方面通过无机纳米添加剂的加入，改善膜的性能，在脱盐率不受影响的情况下，提高通量或增强抗菌、抗氧化能力。

技术领域

本发明涉及膜制备技术领域，具体为一种制备纳米复合膜的方法。

背景技术

淡水资源对人类福祉和社会经济的可持续发展至关重要。近年来，随着淡水资源短缺造成的水源性缺水和环境污染造成的水质性缺水共同作用下，淡水资源供需矛盾日益凸显，随着膜分离技术的迅猛发展，反渗透和纳滤技术以其高水通量、高截盐率的性能优势及低成本、低能耗的特点，在海水淡化、纯水制备、污水处理、中水回用和物料浓缩等领域得到广泛应用。薄层复合膜是反渗透和纳滤技术的核心，复合膜主要有三层结构：无纺布支撑层、多孔膜中间层和选择性分离层，其中，膜的性能主要取决于分离层。随着21世纪纳米材料的广泛开发和纳米技术的蓬勃发展，无机纳米复合膜成为膜技术领域的热点，通过无机纳米添加剂和反应条件实现对成膜过程和膜结构的调控制备，能有效提升反渗透膜的综合性能。

目前商业薄层复合膜最常用的制备方法是界面聚合法，通过水相多胺单体和有机相多元酰氯单体的界面聚合反应来实现。当不混溶的水相和有机相接触时，两类单体立即在两相界面反应，形成交联的聚酰胺选择性分离层，界面聚合是水相单体从水相向有机相溶解-扩散的过程，包括初期的体相扩散和继发的后扩散，反应中对扩散的控制将极大影响分离层的性能。传统界面聚合反应的方法，是先将多孔基底膜(包括无纺布支撑层和多孔膜中间层)浸入水相，取出除去表面液体后，再与有机相进行反应，在这种方法中，水相单体大为过量，一方面无法有效控制单体的扩散，多余水相单体的后扩散会形成较厚的疏松分离层，导致膜通量低、膜孔径和亲疏水性能难以精确调控等问题，另一方面，在形成分离层后还需清洗除去大量未反应的水相单体，造成资源浪费和环境污染。因此，需要技术方案来实现薄层复合膜的可控制备。

中国专利(公布号CN114602318A)介绍了一种超声喷雾法制备复合膜的方法，采用超声分别将水相和有机相溶液雾化成微纳液滴，然后喷洒到多孔基底膜上进行反应，可以对薄层复合膜的制备进行良好的调控。但是，该方法中水相和有机相都需经过超声雾化，当水相或有机相中包含无法超声雾化的无机纳米添加剂时，该方法不再适用，无法制备比普通薄层复合膜性能更优越的纳米复合膜。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种制备纳米复合膜的方法，解决了水相或有机相中包含无法超声雾化的无机纳米添加剂影响纳米复合膜的加工的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种制备纳米复合膜的方法，仅将水相溶液或有机相溶液其中之一进行超声雾化，将无机纳米添加剂加入另一溶液中，通过传统方式添加，由此实现纳米复合膜的可控制备，包括以下步骤，在多孔基底膜上使以下组分接触：

a)包含多胺单体的水相溶液；

b)包含多官能酰基卤单体的有机相溶液；

a)或b)其中之一包含无机纳米添加剂，通过传统方式涂布到多孔基底膜上，而不包含无机纳米添加剂的另一溶液通过超声雾化的方式喷洒到多孔基底膜上。

优选的，所述多胺单体为二氨基苯、三氨基苯、间苯二胺、对苯二胺、1,3,5-三氨基苯、3,5-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基甲苯、2,4-二氨基甲氧基苯、亚二甲苯二胺、乙二胺、丙二胺、哌嗪、三(2-氨乙基)胺中的一种或多种。所述水相溶液的浓度为0.01～5.0wt％。