[发明专利]一种疏水大孔聚丙烯腈纳米纤维及正渗透膜的制备方法

说明书

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种疏水大孔聚丙烯腈(PAN)纳米纤维正渗透膜的制备方法，(1)配制(CS)的醋酸和水溶液，倾倒在聚丙烯腈纳米纤维上，保持10～20min，完全润湿，自然风干；(2)配制壳聚糖溶液，加入戊二醛溶液交联20min，(3)将交联后的壳聚糖溶液倾倒在步骤(1)的纳米纤维上，保持10～20min，完全润湿，自然风干；(4)界面聚合分两相；(5)先用水相溶液润湿聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜，保持1～5min，倒出多余溶液，自然风干；(6)将油相浸没纳米纤维膜，保持1～5min，倒出多余溶液，将膜热处理，再将膜浸泡于水中，空气中常温下自然晾干。本发明方法环境友好、反应条件温和、制备方法简单，解决了疏水大孔纳米纤维界面聚合的问题。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体来说为一种疏水大孔聚丙烯腈纳米纤维正渗透膜的制备方法。

背景技术

以渗透压差作为驱动力的正渗透(FO)过程在近几年得到了越来越多的关注(M.A.Shannon,P.W.Bohn,M.Elimelech,J.G.Georgiadis,B.J.Marinas,A.M.Mayes.Science andtechnology for water purification in the coming decades[J].Nature.452(2008)301-10)。理想的正渗透膜应该具备如下特点：致密膜活性层；厚度小，且具有低孔隙率的支撑层；膜材料亲水性好、机械强度大。目前FO膜大多数是TFC膜，主要是由起到支撑皮层作用的多孔支撑层和起到截留溶质作用的致密聚酰胺皮层构成的。其优点在于能根据实际应用的需要分别对支撑层以及分离层进行调整和优化(S.-F.Pan,Y.Dong,Y.-M.Zheng,L.-B.Zhong,Z.-H.Yuan. Self-sustained hydrophilic nanofiber thin film compositeforward osmosis membranes:Preparation, characterization and application forsimulated antibiotic wastewater treatment[J].Journal of Membrane Science.523(2017)205-215)。然而FO过程中存在着比RO过程更加严重的内浓差极化(InnerConcentration polarization，ICP)现象直接导致了膜两侧的有效渗透压降低，使实际的水通量远低于理论值，是制约FO膜发展和应用的主要问题。而内浓差极化(ICP)只能通过优化支撑层结构如改进制膜工艺和选择合适的膜材料来缓解。近年来人们发现纳米纤维膜的支撑层具有较高的孔隙率(通常在70-80％左右)，较低的曲率因子以及可控的孔径大小，能够有效减少ICP对水通量的影响，人们开始尝试将纳米纤维膜应用到正渗透过程中。(Huang L,Arena J T,McCutcheon J R.Surface modified PVDF nanofiber supportedthin film composite membranes for forward osmosis[J].J Membr Sci,2016,499:352-360)。目前大部分纳米纤维材料为亲水材料，长时间泡水后纤维会产生溶胀现象，从而导致机械强度下降，影响了实际的应用。然而疏水大孔的纳米纤维并不适合在其表面直接进行界面聚合生成聚酰胺层。因此，为了拓宽疏水大孔的纳米纤维在正渗透应用，仍需要进一步开发新的膜制备技术。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，提供了一种疏水(117°)大孔聚丙烯腈纳米纤维正渗透膜的制备方法，所述制备方法解决了现有技术中的难以在大孔径疏水纳米纤维膜界面聚合的问题，这样既能避免亲水材料纳米纤维膜容易溶胀的缺点，又能缓解正渗透过程中的浓差极化过程，提高了水通量。