[发明专利]基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜，其特征在于：包括支撑层，所述支撑层为竖直生长的碳纳米管阵列层；

所述碳纳米管阵列层的顶部原位生长有聚酰胺层，所述聚酰胺层是含有多元胺的水相溶液与含有多元酰氯的有机油相溶液通过界面聚合反应而成。

2.根据权利要求1所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜，其特征在于：

所述水相溶液包括以下重量百分含量的原料：间苯二胺0.1-6.0％、三乙胺0.1-6.0％、樟脑磺酸1.0-10％、二甲亚砜0.1-5.0％和水余量；

所述有机油相溶液是均苯三甲酰氯溶解于己烷中形成的有机油相溶液或者均苯三甲酰氯溶解于异构石蜡中形成的有机油相溶液，所述均苯三甲酰氯在所述有机油相溶液中的重量百分比浓度为0.01-1.00％。

3.根据权利要求1所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜，其特征在于：

所述碳纳米管阵列层的高度为0.5-1.5mm，所述聚酰胺层的厚度为60-140nm；

所述碳纳米管阵列层的碳纳米管的直径为3-10nm，相邻碳纳米管之间的距离为5-20nm。

4.根据权利要求1所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜，其特征在于：

所述反渗透膜的脱盐率不低于98.0％，所述反渗透膜在15.5bar测试压力下2000ppm氯化钠水溶液的水通量为6-10L/m²/h/bar。

5.一种根据权利要求1-4中任意一项所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)碳纳米管阵列层的制备

取衬片，在其表面上依次沉积铝和铁，形成含有铝层和铁层的衬片；然后，通入乙炔、含水蒸气的惰性气体和纯惰性气体，加热至600-1000℃，在衬片表面得到竖直生长的碳纳米管阵列层，乙炔的体积流量为50-500sccm，含水蒸气的惰性气体的温度为50-100℃，体积流量为50-400sccm，纯惰性气体的体积流量为200-600sccm，并将所得的碳纳米管阵列层与衬片进行机械分离；

2)聚酰胺层的制备

将步骤1)所得的碳纳米管阵列层浸入含有多元胺的水相溶液中，静置5-120min，或者，将其放入低压条件下，静置5-30min；然后，取出碳纳米管阵列层，并浸入含有多元酰氯的有机油相溶液，浸泡1-30min，取出碳纳米管阵列层，清洗；

3)重复步骤2)整数次，得到基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜。

6.根据权利要求5所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)中，还包括对从衬片上机械分离下来的碳纳米管阵列层进行物理压缩，压缩比例为4:1-20:1，压缩方向为水平方向。

7.根据权利要求5所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)中，还包括对从衬片上机械分离下来的碳纳米管阵列层的两端进行等离子表面处理，处理时间为10-60s。

8.根据权利要求5所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤2)中，碳纳米管阵列层从含有多元胺的水相溶液中取出后，先采用惰性气体吹扫去除其表面的含有多元胺的水相溶液，然后，再浸入含有多元酰氯的有机油相溶液中；低压条件是真空度为0-0.1MPa。

9.根据权利要求5所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤1)中，衬片为硅片、石英片或玻璃片中的任意一种，铝层的厚度为20-100nm，铁层的厚度为1-10nm。

10.根据权利要求5所述的基于竖直生长的碳纳米管阵列的反渗透膜的制备方法，其特征在于：

所述步骤2)中，清洗采用的是含有多元酰氯的有机油相溶液中去除多元酰氯后的有机溶剂，清洗方法为浸泡清洗，干燥方法为表面干燥。