一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法，包括：用聚丙烯腈超滤膜获得水解聚丙烯腈超滤膜；在哌嗪水溶液中分散含有氨基的MoS2纳米点制得水相，将均苯三甲酰氯溶于正己烷中制得有机相；并将水解聚丙烯腈超滤膜在水相中浸泡，取出用无尘吸水纸去除膜表面水珠，然后在有机相中浸泡，取出用正己烷洗涤，最后热固化、压滤后得到MoS2纳米点杂化的纳滤膜。本发明专利技术制备方法操作简便，便于实施，分离层由于MoS2纳米点的杂化，形成了快速水传输通道，具有较好的水通量，同时保持了对二价盐的截留率、降低了对一价盐的截留率。将本发明专利技术制备得到的杂化纳滤膜用作含盐废水资源化处理的应用，具有较高的水通量和盐资源化利用效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及新型有机
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无机杂化膜
，特别涉及一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜，同时本专利技术也涉及有该纳滤膜的应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着化学、制药、石油、造纸、食品加工等行业的发展，大量排放的高盐高有机物废水对环境产生非常不利的影响。其中污水深度处理回用产生的浓盐水的处理是实现“零排放”的瓶颈问题。浓盐水表现为盐度高，主要组成成分为NaCl和Na2SO4，处理成本高，难度大。如不加以处理直接外排，将会影响植被正常生长，造成生态环境和水体破坏。此外，实现低价盐/高价盐分离，则可以在水处理的同时实现对盐的分别资源化利用。因此实现高效脱盐并资源化利用，是实现“零排放”的重要途径。
[0003]纳滤膜是一种压力驱动膜，其孔径范围在纳米级别，且对低价盐的截留率较低，对高价盐的截留率较高，有利于实现低价盐/高价盐分离，进而实现含盐废水的资源化处理。纳滤膜在上世纪逐渐实现商品化，在使用上具有能耗较低、产水量较大，以及安全、环保等优点。作为一种高性能节能的分离技术，纳滤膜分离技术在含盐废水的深度处理与资源化利用方面具有广阔的应用前景，因而进一步研究以期获得水通量高、盐离子分离效率高的纳滤膜，对含盐废水的资源化处理有着重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术，本专利技术提出一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法，以可获得适用于高效含盐废水处理纳滤膜。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法，制备含有氨基的MoS2纳米点；并且采用界面聚合法制备膜，包括：用聚丙烯腈超滤膜获得水解聚丙烯腈超滤膜；在哌嗪水溶液中分散MoS2纳米点制得水相，将均苯三甲酰氯溶于正己烷中制得有机相；并将水解聚丙烯腈超滤膜在水相中浸泡，取出，用无尘吸水纸去除膜表面水珠，然后在有机相中浸泡，取出，用正己烷洗涤，最后热固化、压滤后得到MoS2纳米点杂化的纳滤膜。具体步骤如下：
[0006]a)将聚丙烯腈超滤膜放入氢氧化钠溶液中，在50℃下进行热处理，热处理后用蒸馏水冲洗膜表面得到水解聚丙烯腈超滤膜；
[0007]b)制备含有氨基的MoS2纳米点：将适量的(NH4)2MoS4和半胱氨酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)得到溶液A，超声处理后转移到高压反应釜中反应；反应结束冷却后，超声破碎取上层分散液，超纯水透析后得到含有氨基的MoS2纳米点的分散液；
[0008]c)室温下配制哌嗪和MoS2纳米点的混合分散液，将哌嗪和步骤b)制得的含有氨基的 MoS2纳米点的分散液混合，其中，哌嗪的质量浓度为0.2％，MoS2纳米点的分散浓度在1g/L 以下，且不是0；在平板培养皿中用配制的所述混合分散液浸泡由步骤a)得到的水解聚丙烯腈超滤膜，浸泡完成后取出所述混合溶液浸泡后的膜，将所述混合溶液浸泡后的膜用无
尘吸水纸轻压表面去除膜表面水珠，将所述去除表面水珠的膜固定在模具中；
[0009]d)室温下配制均苯三甲酰氯的正己烷溶液，用所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液浸泡步骤c)固定的去除表面水珠的膜，浸泡完成后倒出所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液，将浸泡后的膜进行正己烷清洗；
[0010]e)将步骤d)清洗后的膜置于50℃热固化，热固化完成后取出膜；
[0011]f)将步骤e)热固化后的膜安装到通量罐，通过压滤压实，得到选择层厚度约为144nm 的MoS2纳米点杂化的纳滤膜。
[0012]进一步讲，本专利技术所述的制备方法中：
[0013]步骤a)中氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，且热处理的时间为1h。
[0014]步骤b)中，溶液A中，半胱氨酸与(NH4)2MoS4的摩尔比为3:1；超声处理的时间为 15min，在高压反应釜中反应的工艺条件是：200℃反应10h；超声破碎的时间为30min；取上层分散液是在10000rpm转速下离心10min；超纯水透析是用透析袋超纯水透析48h。
[0015]步骤c)中所述的MoS2纳米点的分散浓度为0.25～1g/L。所述水解聚丙烯腈超滤膜浸泡在所述的混合分散液中的时间为20min。
[0016]步骤d)中配制的均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量浓度为0.15％；固定的去除表面水珠的膜浸泡在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中的时间为2min。
[0017]步骤e)中，热固化的时间为20min。
[0018]步骤f)中，压滤的工艺条件是：在0.2MPa压力下压滤30min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术的杂化纳滤膜的制备过程主要包括利用氢氧化钠溶液水解聚丙烯腈超滤膜，制备含有氨基的MoS2纳米点；配制哌嗪和MoS2纳米点的混合分散液，配制均苯三甲酰氯的正己烷溶液，并将超滤膜依次在哌嗪和MoS2纳米点的混合分散液、均苯三甲酰氯的正己烷溶液中进行浸泡，热固化以及将膜压滤压实，该制备方法操作简便，便于实施。
[0021](2)本专利技术的制备方法基于哌嗪、MoS2纳米点与均苯三甲酰氯在常温常压下即可发生界面聚合反应的原理，在聚酰胺层中杂化了无机MoS2纳米点，形成了有机
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无机杂化的皮层。MoS2纳米点的杂化形成了界面通道，为水分子的通过提供了额外的传输路径。同时， MoS2纳米点具有表面光滑低流阻特性，有利于水分子的快速传输。由此，MoS2纳米点的杂化使膜的水通量大大提高，同时保持了对二价盐的截留率，降低了对一价盐的截留率，实现了纳滤膜对含盐废水的高效资源化处理。
[0022](3)本专利技术将制备的膜材料用于含盐废水资源化处理，具有较高的水通量和分离效率。将本专利技术制备得到的具有水通量较高、同时保持二价盐高截留率的杂化纳滤膜用作含盐废水资源化处理，其水通量为11.48～24.98LMH/bar，对硫酸钠的截留率为99.0～99.4％，对氯化钠的截留率为12.4～15.6％。
附图说明
[0023]图1为实施例1制得的膜断面的扫描电镜图；
[0024]图2为实施例2制得的膜表面的红外图；
[0025]图3为实施例3制得的膜表面的原子力显微镜图；
[0026]图4为对比例制得的膜表面的原子力显微镜图；
[0027]图5为对比例制得的膜断面的扫描电镜图。
具体实施方式
[0028]本专利技术制备MoS2纳米点杂化纳滤膜的设计思路是：采用界面聚合法制备膜，基于哌嗪、含氨基的MoS2纳米点与均苯三甲酰氯在常温常压下即可发生界面聚合反应的原理，在聚酰胺层中杂化了无机MoS2纳米点，形成了有机
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无机杂化的皮层。一般，在去除盐离子的过程中，纳滤膜的水通量、盐离子的截留率难以同时保证，本专利技术制备过程中正是通过在选择层中杂化无机MoS2纳米点，MoS2纳米点的杂化形成了界面通道，为水分子的通过提供了额外的传输路径，同时，由于MoS2纳米点具有表面光滑低流阻特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于：制备含有氨基的MoS2纳米点，并采用界面聚合法制备膜，包括：用聚丙烯腈超滤膜获得水解聚丙烯腈超滤膜；在哌嗪水溶液中分散含有氨基的MoS2纳米点制得水相，将均苯三甲酰氯溶于正己烷中制得有机相；并将水解聚丙烯腈超滤膜在水相中浸泡，取出，用无尘吸水纸去除膜表面水珠，然后在有机相中浸泡，取出，用正己烷洗涤，最后热固化、压滤后得到MoS2纳米点杂化的纳滤膜。2.根据权利要求1所述的二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a)将聚丙烯腈超滤膜放入氢氧化钠溶液中，在50℃下进行热处理，热处理后用蒸馏水冲洗膜表面得到水解聚丙烯腈超滤膜；b)制备含有氨基的MoS2纳米点：将适量的(NH4)2MoS4和半胱氨酸溶于N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)得到溶液A，超声处理后转移到高压反应釜中反应；反应结束冷却后，超声破碎取上层分散液，超纯水透析后得到含有氨基的MoS2纳米点的分散液；c)室温下配制哌嗪和MoS2纳米点的混合分散液，将哌嗪和步骤b)制得的含有氨基的MoS2纳米点的分散液混合，其中，哌嗪的质量浓度为0.2％，含有氨基的MoS2纳米点的分散浓度在1g/L以下，且不是0；在平板培养皿中用配制的所述混合分散液浸泡由步骤a)得到的水解聚丙烯腈超滤膜，浸泡完成后取出所述混合溶液浸泡后的膜，将所述混合溶液浸泡后的膜用无尘吸水纸轻压表面去除膜表面水珠，将所述去除表面水珠的膜固定在模具中；d)室温下配制均苯三甲酰氯的正己烷溶液，用所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液浸泡步骤c)固定的去除表面水珠的膜，浸泡完成后倒出所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液，将浸泡后的膜进行正己烷清洗；e)将步骤d)清洗后的膜置于50℃热固化，热固化完成后取出膜；f)将步骤e)热固化后的膜安装到通量罐，通过压滤压实，得到选择层厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冠华，张敏，史硕，龚雪松，郑育琳，郑晓冰，姜艳军，高静，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：