一种高通量含a-C制造技术

本发明专利技术涉及一种高通量含a‑C

A high throughput a-C

【技术实现步骤摘要】
一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜及其制备方法
本专利技术涉及一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜及其制备方法，属于正渗透膜

技术介绍
随着社会的发展和人口的不断增长，淡水资源日益减少，水污染问题也逐渐严重，为解决此问题，通过海水淡化获得高质量的淡水是一种有效的方法。通过界面聚合反应制备的薄膜复合正渗透膜(TFCFO)因其低能耗、高通量、操作简单等特点得到了广泛的应用。但在实际操作过程中，水通量和截盐之间的“上限平衡”问题以及膜污染等问题，制约着正渗透膜的发展。与传统TFC膜相比，通过在聚酰胺层中加入纳米材料，使得薄膜复合膜有更好的分离性能以及优异的抑菌和抗性性能。碳纳米管是作为一种新型纳米材料，具有优异的物理稳定性、机械、化学等性能，被广泛的应用于各领域。利用碳纳米管在传统支撑层中构筑中间层，通过调控中间层进而调控优化界面聚合过程，从而减少水质传递阻力，制备出具有高通量且具有良好截盐性能的正渗透膜。g-C3N4由于其二维石墨烯状结构、规则分布的三角形纳米孔以及层状网络上的结构缺陷，在制备高性能膜方面展现优异性能，而经过酸化处理后的a-C3N4能够克服g-C3N4分散性差的缺点，更好地运用于膜制备过程。据文献报道，将银纳米颗粒加入到膜中可以显著增加膜的抑菌性能。将a-C3N4和Ag3PO4在一定条件下进行合成，然后通过界面聚合嵌入到PA层中，从而增加膜的抗菌性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜及其制备方法。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜，包括含碳纳米管CNT基膜和位于含碳纳米管CNT基膜上的聚酰胺膜层，聚酰胺膜层中均匀分布有功能成分，所述的功能成分为a-C3N4/Ag3PO4复合材料，a-C3N4/Ag3PO4复合材料中纳米Ag颗粒均匀分散在a-C3N4纳米片上。根据本专利技术，一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜的制备方法，包括步骤如下：(1)碳纳米管分散液的制备将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，超声混合均匀，然后用超声细胞粉碎机超声粉碎，混合液离心后取上清液用纯水稀释，得稀释液；然后在加热搅拌下向稀释液中加入多巴胺混合均匀，向体系中加入Tris-HCl缓冲液加热搅拌反应20-24h，反应后的分散液离心去除不溶物，得到碳纳米管分散液；(2)a-C3N4/Ag3PO4复合材料的制备取AgNO3溶于去离子水中，搅拌加入氨水，再加入Na2HPO4，最后加入a-C3N4，常温下搅拌20-24h；抽滤、干燥后得a-C3N4/Ag3PO4复合材料；(3)水相溶液的制备将a-C3N4/Ag3PO4复合材料分散在水中，再加入多元胺，混合搅拌均匀后得到水相溶液；(4)油相溶液的制备将多元酰氯溶解在有机溶剂中，制得油相溶液；(5)含CNT基膜制备取步骤(1)的碳纳米管分散液，采用抽滤方式，将碳纳米管CNT负载在基膜上，烘干，得到含碳纳米管CNT基膜；(6)界面聚合反应将水相溶液倒在含碳纳米管CNT基膜，保持30～180s后，去除多余的水相溶液，自然晾干，然后倒入油相溶液，保持30～80s，反应后去除多余的油相溶液，烘干，得到高渗透率含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜。上述制备方法，优选的，步骤(1)中，碳纳米管与十二烷基苯磺酸钠的质量比为：1：8-15。上述制备方法，优选的，步骤(1)中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量体积比为：(1-5)：1，单位，mg/mL。上述制备方法，优选的，步骤(1)中，超声均匀时间为20-30min，功率为250-350W。上述制备方法中，优选的，步骤(1)中，超声粉碎功率为270W，超声粉碎时间为8-10h。上述制备方法中，优选的，步骤(1)中，上清液稀释倍数为1-3倍。上述制备方法，优选的，步骤(1)中，每150mL稀释液中加入多巴胺8-12mg，每150mL稀释液中加入Tris-HCl缓冲液8-15mL，Tris-HCl缓冲溶液浓度为0.1mol/L，pH＝8.5。上述制备方法，优选的，步骤(1)中，加热搅拌的温度为恒温30-50℃上述制备方法，优选的，步骤(1)中，离心处理的转速为10000rmp。在碳纳米管均质分散液的制备过程中，超声细胞清洗机使碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠均匀地分散在去离子水中，超声细胞破碎仪将碳纳米管粉碎到更小的尺寸，使其均匀地分散在溶液中。多巴胺使得酰胺键能够与表面疏水的碳纳米管结合，使其更加稳定地分散在溶液当中。Tris-HCl缓冲溶液使得反应体系维持在恒定的pH。上述制备方法中，优选的，步骤(2)中，AgNO3的加入量与去离子水的质量体积比为(1.1-1.5)：(140-200)，单位，g/mL；氨水的质量分数为8-15％，氨水的加入量与去离子水的体积比为15-20:150，Na2HPO4的加入量与去离子水的质量体积比为(0.05-0.1)：(140-200)，单位，g/mL。上述制备方法中，优选的，步骤(2)中，a-C3N4的加入量与AgNO3的质量比为(0.6-0.8)：(1.1-1.5)。上述制备方法中，优选的，步骤(2)中，a-C3N4是由g-C3N4酸化制得，具体制备方法如下：取4gg-C3N4并加入52g浓硫酸中，油浴锅中140℃加热搅拌2h，然后升温至170℃继续加热搅拌3h；反应得到的溶液自然冷却后，转移到温度为75℃、体积为800mL的蒸馏水中再加入85.58g氯化铵搅拌2h，然后静置1h后进行热过滤，将所得液体置于水浴锅中冰浴1.5h，过滤，得到固体烘干，即得a-C3N4。上述制备方法中，优选的，步骤(2)中，干燥的温度为恒温30-50℃。银纳米材料均匀地负载在a-C3N4上，赋予复合材料优异的杀菌能力。上述制备方法中，优选的，步骤(3)中，水相溶液中a-C3N4/Ag3PO4复合材料的的浓度为0.1g-0.5g/L，优选的，水相溶液中a-C3N4/Ag3PO4复合材料的的浓度为0.5g/L。上述制备方法中，优选的，步骤(3)中，水相溶液中多元胺的质量浓度为1-3％。上述制备方法中，优选的，步骤(3)中，多元胺为邻苯二胺、对苯二胺、间苯二胺或哌嗪中的一种，优选的，多元胺为间苯二胺。上述制备方法，优选的，步骤(4)中，多元酰氯为均苯三甲酰氯、间苯三甲酰氯、环己烷三酰氯、环戊烷三酰氯、丙三酰氯或戊三酰氯中的一种；有机溶剂为正己烷、正庚烷、十二烷或十四烷的一种，上述制备方法，优选的，步骤(4)中，油相溶液中多元酰氯的质量浓度为0.02～0.2％上述制备方法，优选的，步骤(5)中，所述的基膜为聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚酰胺亚胺、聚丙烯或聚丙烯腈。上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量含a-C

【技术特征摘要】
1.一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜，包括含碳纳米管CNT基膜和位于含碳纳米管CNT基膜上的聚酰胺膜层，聚酰胺膜层中均匀分布有功能成分，所述的功能成分为a-C3N4/Ag3PO4复合材料，a-C3N4/Ag3PO4复合材料中纳米Ag颗粒均匀分散在a-C3N4纳米片上。


2.一种高通量含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜的制备方法，包括步骤如下：
(1)碳纳米管分散液的制备
将碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠加入到去离子水中，超声混合均匀，然后用超声细胞粉碎机超声粉碎，混合液离心后取上清液用纯水稀释，得稀释液；然后在加热搅拌下向稀释液中加入多巴胺混合均匀，向体系中加入Tris-HCl缓冲液加热搅拌反应20-24h，反应后的分散液离心去除不溶物，得到碳纳米管分散液；
(2)a-C3N4/Ag3PO4复合材料的制备
取AgNO3溶于去离子水中，搅拌加入氨水，再加入Na2HPO4，最后加入a-C3N4，常温下搅拌20-24h；抽滤、干燥后得a-C3N4/Ag3PO4复合材料；
(3)水相溶液的制备
将a-C3N4/Ag3PO4复合材料分散在水中，再加入多元胺，混合搅拌均匀后得到水相溶液；
(4)油相溶液的制备
将多元酰氯溶解在有机溶剂中，制得油相溶液；
(5)含CNT基膜制备
取步骤(1)的碳纳米管分散液，采用抽滤方式，将碳纳米管CNT负载在基膜上，烘干，得到含碳纳米管CNT基膜；
(6)界面聚合反应
将水相溶液倒在含碳纳米管CNT基膜，保持30～180s后，去除多余的水相溶液，自然晾干，然后倒入油相溶液，保持30～80s，反应后去除多余的油相溶液，烘干，得到高渗透率含a-C3N4/Ag3PO4复合材料的正渗透膜。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳纳米管与十二烷基苯磺酸钠的质量比为：1：8-15；十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量体积比为：(1-5)：1，单位，mg/mL。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，超声均匀时间为20-30min，功率为250-350W；超声粉碎功率为270W，超声粉碎时间为8-10h；上清...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宁，王栋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37