【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，具体涉及纳米笼主导传质通道的高选择性反渗透膜及其制备方法。
技术介绍
1、反渗透膜分离是污水深度处理与回用领域的重要技术。反渗透膜对水和污染物的分离主要依赖于聚酰胺截留层。然而，现有商业反渗透膜聚酰胺层仍可能存在纳米级缺陷，导致目前聚酰胺反渗透膜对中性小分子污染物(<100da)去除效果不佳，严重影响了产水的安全性。已有文献报道，表面涂覆或热处理等方式能增强膜对中性小分子污染物的截留，但是不可避免会造成膜水渗透性的损失。如何在不损失膜水渗透性的前提下，有效提升膜的中性小分子污染物截留率，是膜法污水深度处理与回用领域的研发热点和难点。
2、聚酰胺层的制备基于多胺单体和酰氯单体的界面聚合反应，由于界面聚合的反应界面连续性、自限性、快速性，难以直接进行“点对点”的纳米孔道精细调控。鉴于此，研发团队提出在聚酰胺层中构建额外的人工纳米水通道，通过人工纳米水通道结构的精准控制，使人工纳米水通道发挥主导膜传质的作用，进而提升聚酰胺反渗透膜的分离性能。合适的人工纳米水通道，应与聚酰胺层具有良好兼容性，并具有优异的水传输与中性小分子污染物截留性能，方能制备得到理想的中性小分子污染物高效去除反渗透膜。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供纳米笼主导传质通道的高选择性反渗透膜及其制备方法，本专利技术利用纳米液滴模板限域作用下嵌段共聚物的自组装，精准制备得到新型纳米笼人工水通道，并将其引入至聚酰胺截留层中，研制了纳米笼主导传质的高选择性聚酰胺反渗透膜，该膜具有
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、本专利技术首先提供了一种纳米笼主导传质通道的反渗透膜的制备方法，所述方法包括：先利用两段嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚已内酯(ps-b-pcl)和两段嵌段共聚物聚氧乙烯-b-聚已内酯(peo-b-pcl)，使其在纳米液滴模板限域作用下发生自组装形成纳米笼微球；然后配制含有所述纳米笼微球的间苯二胺水溶液，将基膜浸润于纳米笼/间苯二胺水溶液中，去除膜面多余液体，之后用含有均苯三甲酰氯的正己烷覆盖基膜表面，发生界面聚合反应，干燥得到所述纳米笼主导传质通道的反渗透膜。
4、在本专利技术的一种实施方式中，所述纳米笼微球可通过如下方法制备得到：将ps-b-pcl和peo-b-pcl溶解在甲苯得到聚合物溶液，再将所述聚合物溶液加入到聚乙烯醇水溶液，震荡处理产生乳化纳米液滴，进一步去除甲苯即可获得纳米笼微球。
5、在本专利技术的一种实施方式中，所述去除甲苯的方法优选为蒸发去除甲苯。
6、在本专利技术的一种实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：
7、(1)纳米笼微球制备：将ps-b-pcl和peo-b-pcl溶解在甲苯得到聚合物溶液，再将所述聚合物溶液加入到聚乙烯醇水溶液，震荡处理产生乳化纳米液滴，进一步去除甲苯即可获得纳米笼微球；
8、(2)纳米笼/间苯二胺水溶液制备：将纳米笼微球、间苯二胺与水按比例配制成纳米笼/间苯二胺水溶液；
9、(3)基膜浸润：将基膜浸润于纳米笼/间苯二胺水溶液中1～5min，然后去除膜面多余液体；
10、(4)纳米笼调控的界面聚合：用均苯三甲酰氯的正己烷溶液处理基膜表面30～120s，去除膜面多余溶液后，干燥即可。
11、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中，所述聚合物溶液中ps-b-pcl的质量浓度为10～30mg/ml，peo-b-pcl的质量浓度为10～30mg/ml。
12、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中，所述聚合物溶液和聚乙烯醇水溶液的质量比为1：10～1：40，其中，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为1～3wt％。
13、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中，所述震荡使用1500～2500rmp漩涡震荡器实施，震荡时间为10～20min。
14、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，所述纳米笼/间苯二胺水溶液中纳米笼微球、间苯二胺和水的重量比为1：20～40：1000～2000。
15、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，所述纳米笼/间苯二胺水溶液经过超声处理，超声时间为5～20min。
16、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中，所述基膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜等中的任一种。
17、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(4)中，所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液中均苯三甲酰氯的含量为1～4g/l。
18、本专利技术还提供了上述制备得到的纳米笼主导传质通道的反渗透膜，所述反渗透膜聚酰胺层中的纳米笼作为主要传质通道，能够显著增强膜的水渗透性和中性小分子污染物的截留。
19、本专利技术还提供了上述反渗透膜在水处理中的应用。
20、本专利技术具有以下有益效果：
21、(1)在纳米液滴模板限域作用影响下，本专利技术通过ps-b-pcl分子和peo-b-pcl分子自组装过程，形成多层纳米孔阵列交替排布的纳米笼人工纳米水通道，制备过程绿色、快速，易于放大。
22、(2)不同于水在聚酰胺层中的渗透扩散，利用本专利技术的反渗透膜，水在通过纳米笼内部传质时，纳米笼的多孔层状结构使水分子间作用力被削弱，水分子重组为单列形式，在纳米笼孔隙中以较低阻力快速通过，从而使其内部水传质阻力显著低于聚酰胺层内其余位点，因此成为水的主要传质通道，主导反渗透膜传质。
23、(3)纳米笼作为新型反渗透膜主要传质通道，在促进水快速传质的同时，阻碍盐和中性小分子污染物的通过，展现出良好的选择性。
24、(4)在纳米笼主导的聚酰胺反渗透膜制膜配方应用放大过程中，只需在传统的水相中引入纳米笼微球，不改变整体制膜流程，易于实现新制膜配方产业化。
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1.一种纳米笼主导传质通道的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：先利用两段嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚已内酯PS-b-PCL和两段嵌段共聚物聚氧乙烯-b-聚已内酯PEO-b-PCL，使其在纳米液滴模板限域作用下发生自组装形成纳米笼微球；然后配制含有所述纳米笼微球的间苯二胺水溶液，将基膜浸润于纳米笼/间苯二胺水溶液中，去除膜面多余液体，之后用含有均苯三甲酰氯的正己烷覆盖基膜表面，发生界面聚合反应，干燥得到所述纳米笼主导传质通道的反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米笼微球通过如下方法制备得到：将PS-b-PCL和PEO-b-PCL溶解在甲苯得到聚合物溶液，再将所述聚合物溶液加入到聚乙烯醇水溶液，震荡处理产生乳化纳米液滴，进一步去除甲苯即可获得纳米笼微球。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物溶液中PS-b-PCL的质量浓度为10～30mg/mL，PEO-b-PCL的质量浓度为10～30mg/mL。p>
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物溶液和聚乙烯醇水溶液的比例为1：10～1：40，其中，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为1～3wt％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述震荡使用1500～2500rmp漩涡震荡器实施，震荡时间为10～20min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米笼/间苯二胺水溶液中纳米笼微球、间苯二胺和水的重量比为1：20～40：1000～2000。
8.根据权利要求3～7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液中均苯三甲酰氯的含量为1～4g/L。
9.根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的纳米笼主导传质通道的反渗透膜。
10.权利要求9所述的反渗透膜在水处理中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米笼主导传质通道的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：先利用两段嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚已内酯ps-b-pcl和两段嵌段共聚物聚氧乙烯-b-聚已内酯peo-b-pcl，使其在纳米液滴模板限域作用下发生自组装形成纳米笼微球；然后配制含有所述纳米笼微球的间苯二胺水溶液，将基膜浸润于纳米笼/间苯二胺水溶液中，去除膜面多余液体，之后用含有均苯三甲酰氯的正己烷覆盖基膜表面，发生界面聚合反应，干燥得到所述纳米笼主导传质通道的反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米笼微球通过如下方法制备得到：将ps-b-pcl和peo-b-pcl溶解在甲苯得到聚合物溶液，再将所述聚合物溶液加入到聚乙烯醇水溶液，震荡处理产生乳化纳米液滴，进一步去除甲苯即可获得纳米笼微球。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物溶液中ps-b-pcl的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴若彬，马伯瞻，王志伟，邱智伟，徐雅，邹文萱，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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