一种正渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种正渗透膜及其制备方法。所述正渗透膜包括：层叠设置的选择层、支撑层；其中，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜上的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。本发明专利技术所述正渗透膜中所述基膜上固定有由两亲性大分子和金属纳米粒子相结合的两亲性大分子/金属纳米粒子，其中所述两亲性大分子能够为水透过提供水通道空间，有效缓解trade‑off效应，使得所述正渗透膜选择透过性能大大提高。

A kind of forward osmosis membrane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种正渗透膜及其制备方法
本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及一种正渗透膜及其制备方法。
技术介绍
在21世纪，水资源短缺和能源危机困扰着世界许多不同的国家和地区。正渗透(FO)膜技术由于其相对较低的结垢趋势和较高的水回收率而在水处理领域受到了广泛关注。在FO系统中，FO膜的材料和结构的选择是FO工艺的核心技术问题。近年来，薄膜复合材料(TFC)FO膜因其许多优点而被广泛研究，其具有优越的透水性，高脱盐率和易改性的特点。作为典型的FO膜，TFC-FO膜表现为由聚酰胺选择层(PA层)和多孔支撑层组成的特征性两层结构。TFC-FO中的选择层通常是位于TFC-FO膜顶部的PA表层，其非常薄且高度交联，这是水渗透压执行的主要场所；TFC-FO中的支撑层的功能通常是为薄PA层提供物理支撑。然而，PA层的高度交联结构可能会阻碍水的渗透，从而导致较低的水通量；支撑层的多孔结构可能在FO过程中引起浓差极化，特别是内部浓差极化(ICP)，这导致实际分离效率低于理论值。因此，为了提高其在FO工艺中的性能，已对常规TFC-FO膜进行改性处理是非常有必要的。一般而言，TFC-FO膜的改性方法主要集中在调整支撑层和PA层的结构上。其中，优化支撑层的性能主要通过增加支撑层孔隙率，以及通过涂敷亲水性材料增加支撑层亲水性从而达到提高水通量的目的；优化选择层的方法主要有表面接枝以及在参与界面聚合的油相和水相中添加亲水性纳米粒子等方法。而涂敷亲水性材料增加支撑层亲水性的同时造成支撑层孔隙率的降低，效果不够显著；接枝法优化选择层的操作步骤复杂，且引入其他高分子易导致产品性能不够稳定；直接在界面聚合的原材料中加入亲水性纳米粒子优化选择层则难以避免在该过程中纳米粒子产生的团聚现象，导致性能不能够达到预期值。而且，传统正渗透膜技术难以克服在正渗透过程中产生的trade-off效应，即水通量提升的同时反向盐通量也会随之升高，从而造成膜的选择透过性能不高。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种正渗透膜及其制备方法，旨在解决现有正渗透膜的选择透过性能不高的问题。一种正渗透膜，其中，包括：层叠设置的选择层、支撑层；其中，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜上的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。所述的正渗透膜，其中，所述选择层包括：聚酰胺膜。所述的正渗透膜，其中，所述基膜的表面具有鸡冠花状褶皱结构。所述的正渗透膜，其中，所述基膜为尼龙微滤膜。所述的正渗透膜，其中，所述金属纳米粒子包括金纳米粒子、银纳米粒子中的一种或两种。所述的正渗透膜，其中，所述两亲性大分子包括牛血清白蛋白、辛烷基磺酸基壳聚糖中的一种或两种。一种如上所述的正渗透膜的制备方法，其中，包括：提供金属纳米粒子胶体溶液；将所述金属纳米粒子胶体溶液分别抽滤到基膜两侧，得到负载金属纳米粒子的基膜；将所述负载金属纳米粒子的基膜浸泡在两亲性大分子溶液中，得到负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜；在所述负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜上制备选择层，得到正渗透膜。所述的正渗透膜的制备方法，其中，所述金属纳米粒子胶体溶液为金纳米粒子胶体溶液；其中，提供金纳米粒子胶体溶液具体包括：向加热至沸腾的氯金酸溶液中加入柠檬酸盐溶液，得到金纳米粒子胶体溶液。所述的正渗透膜的制备方法，其中，所述得到负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜之后还包括：将所述负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜用去离子水冲洗。所述的正渗透膜的制备方法，其中，所述在所述负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜上制备选择层，具体包括：在所述负载两亲性大分子/金属纳米粒子的基膜上依次添加间苯二胺和均苯三甲酰氯，经反应得到聚酰胺膜。有益效果：本专利技术所述正渗透膜中基膜上固定有由两亲性大分子和金属纳米粒子相结合的两亲性大分子/金属纳米粒子，其中所述两亲性大分子能够为水透过提供水通道空间，有效缓解了trade-off效应，使得所述正渗透膜选择透过性能大大提高。附图说明图1为本专利技术所述正渗透膜的制备流程示意图。具体实施方式本专利技术提供一种正渗透膜及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种正渗透膜，其中，包括：层叠设置的选择层、支撑层；其中，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜上的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。本专利技术所述正渗透膜中所述基膜固定有两亲性大分子和金属纳米粒子相结合的两亲性大分子/金属纳米粒子，其中所述两亲性大分子能够为水透过提供水通道空间，使正渗透膜的水通量更高，反向盐通量更低，有效缓解了trade-off效应，使得选择透过性能极大提高。本专利技术通过将两亲性大分子/金属纳米粒子固定在基膜表面，也改变了基膜底面的表面电荷，使基膜底面的表面电荷更接近于零从而有效缓解了稀释型浓差极化现象，也能进一步有效缓解trade-off效应。本专利技术可以通过控制金属纳米粒子的量，从而控制与金属纳米粒子结合的两亲性大分子的量，从而同时调整皮层和基膜性能，以使正渗透膜达到最佳的性能效果。本专利技术所述正渗透膜是TFC型正渗透膜(TFC-FO膜)，其具有典型的双层结构，具有易于改性特点。更具体地，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜两侧的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。也就是说，所述基膜的两侧均负载有由两亲性大分子和金属纳米粒子相结合的两亲性大分子/金属纳米粒子。本专利技术中所述选择层也称为皮层。在本专利技术的一个实施方式中，所述选择层为聚酰胺膜。本专利技术中的两亲性大分子/金属纳米粒子对皮层聚酰胺膜的制备有积极的影响，同时能够使制备的新型TFC-FO膜的皮层交联性更好。本专利技术所述基膜可以是聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯或者聚四氟乙烯等高分子膜。上述高分子膜在实际使用或改性过程中往往因机械强度不够高而容易破损。基于此，在本专利技术的一个实施方式中，所述支撑层首次采用的基膜材料为尼龙基膜，所述尼龙基膜不仅亲水性好，膜孔分布均匀，且机械强度足够高，是理想的纳米改性的基膜材料。在本专利技术的一个实施方式中，所述尼龙基膜的表面具有鸡冠花状褶皱结构。本专利技术中采用这种表面具有鸡冠花状褶皱结构形态的基膜相对于其他常规光滑表面的基膜来说，对于金属纳米粒子具有更好的固定作用。更具体地，所述尼龙基膜为尼龙微滤膜，例如商业尼龙微滤膜。本专利技术采用孔道分布规律的商业大孔亲水性尼龙微滤膜作为支撑层，所述尼龙微滤膜表面具有鸡冠花褶皱状特殊结构，对于纳米粒子的附着有着积极影响。在本专利技术的一个具体的实施方式中，所述尼龙微滤膜为平均孔径为1-5微米的大孔亲水性尼龙膜，能够有效保证所述正渗透膜具有良好的透过性。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正渗透膜，其特征在于，包括：层叠设置的选择层、支撑层；/n其中，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜上的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。/n

【技术特征摘要】
1.一种正渗透膜，其特征在于，包括：层叠设置的选择层、支撑层；
其中，所述支撑层包括：基膜、负载于所述基膜上的金属纳米粒子、与所述金属纳米粒子相结合的两亲性大分子。


2.根据权利要求1所述的正渗透膜，其特征在于，所述选择层为聚酰胺膜。


3.根据权利要求1所述的正渗透膜，其特征在于，所述基膜的表面具有鸡冠花状褶皱结构。


4.根据权利要求1所述的正渗透膜，其特征在于，所述基膜为尼龙微滤膜。


5.根据权利要求1所述的正渗透膜，其特征在于，所述金属纳米粒子包括金纳米粒子、银纳米粒子中的一种或两种。


6.根据权利要求1所述的正渗透膜，其特征在于，所述两亲性大分子包括牛血清白蛋白、辛烷基磺酸基壳聚糖中的一种或两种。


7.一种如权利要求1所述的正渗透膜的制备方法，其特征在于，包括：
提供金属纳米粒子胶体溶液；
将所述金属纳米粒子胶体溶液分别抽滤到基膜两侧，得到负...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长坤，马馥清，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44