一种表面修饰有制造技术

本发明专利技术公开了一种表面修饰有

【技术实现步骤摘要】
一种表面修饰有POMs的复合纳滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳滤膜制备与应用领域，具体涉及一种表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]近年来，随着城镇化和工业化进程的加快，如何保证用水品质已成为人们关注的焦点问题
。
膜分离技术因其优越的分离选择性
、
低操作压力和合理的能耗，在海水淡化
、
药物浓缩和废水处理等领域得到了广泛的应用
。
然而，当前膜分离技术仍有不足，如何制备兼具优良渗透性和选择性的膜材料是困扰着膜分离领域的主要问题之一
。
[0003]纳滤
(NF)
是膜分离技术的一种，目前常见的商品化纳滤膜以超薄复合纳滤膜
(TFC
‑
NF)
为主，选择层是决定复合纳滤膜分离性能的关键，其主流制备方法是通过胺和酰氯单体在支撑层上界面聚合
(IP)
形成聚酰胺
(PA)
分离层
。NF
膜的孔径介于反渗透膜和超滤膜之间，可以有效去除水中的二价盐离子
。
纳滤膜的分离机理主要是尺寸筛分效应和电荷排斥效应
。
尺寸筛分效应是指在一定压力的驱动下，膜表面的孔会对电中性的溶质进行筛分，比膜孔径小的溶质会透过膜表面，而比膜孔径大的溶质则会被膜拦截于表面
。
电荷排斥效应是指带电荷的纳滤膜表面会排斥带同种电荷的溶质，从而实现对带电溶质的除去
。
然而，在具有大孔径的支撑层上制备的
PA
层通常较为疏水且电荷性较弱，因而其分离性能有待提升
。
因此，如何实现膜表面亲水和电荷特性的优化以达到膜分离性能提升的目的是膜分离领域的技术难题
。
[0004]目前，提升
NF
膜分离性能所采取的策略主要有引入额外的水通道
(
如添加纳米材料
/
水通道蛋白的混合物
)、
调节膜表面的物理化学性质
(
如形态和亲水性
)
以及降低膜厚度等
。
相比较而言，表面修饰可以有效调控膜的表面性质，是一种能够在实际应用中提高纳滤膜性能的办法
。
将亲水性聚合物如聚乙烯醇
(PVA)、
聚甲基丙烯酸
(PMA)、
聚多巴胺
(PDA)、
聚乙二醇
(PEG)
等修饰至聚酰胺层上，不仅可以提升膜的亲水性还可以减少污染物在膜表面的沉积
。
但随着膜表面改性材料的加入，膜的选择层会变厚，从而导致膜渗透性的牺牲
。
因此，寻找更合适的膜表面修饰材料仍然是亟需解决的问题
。
[0005]多金属氧簇
(POMs)
是一类有具有确定几何结构和明确的表面配体的聚阴离子氧化物，主要由高氧化态的金属
(
如钨
(W)、
钼
(Mo)、
铌
(Nb)、
锑
(Sb)
和钒
(V))
和过渡杂原子如磷
(P)、
硼
(B)
和硅
(Si)
组成
。
因其具有优异的催化选择性和较高的氧化还原电位，在光电催化和环境保护等领域有着广泛的应用
。
同时，
POMs
作为一种富电子复合物，具有极强的配位能力，能够与膜表面的各种活性官能团如羧基
、
胺基和腈基等通过配位作用形成稳定的结构
。
此外，相关研究表明
POMs
具有良好的亲水性和丰富的负电荷，若将其修饰于膜表面可有效强化膜表面的亲水性和电荷特性，从而同步提升
NF
膜的渗透性和选择性
。
综上所述，
POMs
有望成为一种使纳滤膜渗透通量与盐截留性能同步改善的改性剂
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对纳滤膜高通量和高截留无法同时兼备的问题，提出一种表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜及其制备方法，其次是通过这种膜提升在使用过程中的脱盐效率
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：
[0008]一种表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，配制水相溶液与有机相溶液：将哌嗪
PIP、
三乙胺
TEA、
樟脑磺酸
CSA
溶于水中，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯
TMC
溶于正己烷中，得到有机相溶液；
[0010]步骤2，制备纳滤膜：室温条件下，将聚砜
PSf
膜在去离子水中浸泡处理后，将其固定于模板，依次使用步骤1制备的水相溶液和有机相溶液对其表面进行浸泡处理，随后将膜从模板中取出置于烘箱中进行热处理，热处理后的膜浸泡于去离子水中过夜，制得纳滤膜；
[0011]步骤3，对纳滤膜进行表面修饰：将步骤2得到的纳滤膜固定于模板，用磷钼酸
PMo
12
‑
乙醇溶液进行浸泡处理，将
PMo
12
‑
乙醇溶液倒掉后，浸泡于去离子水中，以去除残留的溶剂及多酸，制得表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜
。
[0012]进一步地，步骤1中所述
PIP
的浓度为
0.1wt/v
％，
CSA
的浓度为
1.0wt/v
％，
TEA
的浓度为
2.0v/v
％，
TMC
的浓度为
0.0075wt/v
％
。
[0013]进一步地，步骤2中所述去离子水浸泡处理
PSf
膜，处理时间为
12h。
[0014]进一步地，步骤2中所述水相溶液浸泡处理的时间为
2min
，有机相浸泡处理的时间为
1min
，热处理温度为
60℃
，处理时间为
15min。
[0015]进一步地，步骤2中所述去离子水浸泡处理和水相溶液浸泡处理结束后，均需使用胶棒推去膜表面残余液体，再进行后续操作
。
[0016]进一步地，步骤3中
PMo
12
‑
乙醇溶液的浓度为1‑
100g/L
，浸泡处理时间为
10min。
[0017]由上述方法制得表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜
。
[0018]本申请还公开了表面修饰有...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，配制水相溶液与有机相溶液：将哌嗪
PIP、
三乙胺
TEA、
樟脑磺酸
CSA
溶于水中，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯
TMC
溶于正己烷中，得到有机相溶液；步骤2，制备纳滤膜：室温条件下，将聚砜
PSf
膜在去离子水中浸泡处理后，将其固定于模板，依次使用步骤1制备的水相溶液和有机相溶液对其表面进行浸泡处理，随后将膜从模板中取出置于烘箱中进行热处理，热处理后的膜浸泡于去离子水中过夜，制得纳滤膜；步骤3，对纳滤膜进行表面修饰：将步骤2得到的纳滤膜固定于模板，用磷钼酸
PMo
12
‑
乙醇溶液进行浸泡处理，将
PMo
12
‑
乙醇溶液倒掉后，浸泡于去离子水中，以去除残留的溶剂及多酸，制得表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜
。2.
根据权利要求1所述的表面修饰有
POMs
的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，步骤1中所述
PIP
的浓度为
0.1wt/v
％，
CSA
的浓度为
1.0wt/v
％，
TEA
的浓度为
2.0v/v
％，
TMC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖志鹏，高童庆，吴雨薇，欧昌进，秦娟，石健，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：