[发明专利]一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法

说明书

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，包括以下步骤：(1)制备磁性碳纳米管；(2)设置平行磁场；(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层；(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列；(5)制备聚酰胺层。本发明提供了一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，该方法在反渗透膜的支撑层中加入磁性碳纳米管，并使用平行磁场对磁性碳纳米管做定向排列，磁性碳纳米管突出聚酰胺层表面。该方法可以大幅度提高到支撑层中碳纳米管的利用率，并在保持反渗透膜截留率的前提下，提高反渗透膜的水通量。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法。

背景技术

反渗透膜技术因其对环境友好和节约能源而被广泛认可，并且应用于海水淡化和工业水净化。在石油和天然气工业中，由反渗透膜获得的低盐水广泛用于近海钻井，以提高砂岩储层的采收率。典型的反渗透膜是一种复合结构，包括一层致密的聚酰胺层、一层多孔聚合物支撑层和一层织物支撑层。一般情况下，聚酰胺层的总厚度约为200-500纳米，多孔聚合物层的厚度为50-100μm，多孔聚合物层为膜处理和操作提供机械支持。

与蒸馏、超滤、纳滤和正渗透膜技术相比，反渗透膜技术有着难以超越的优点。第一，反渗透膜对水中溶质具有很高的截留率(90％)，可以获得非常纯净的淡水，并且水通量可以通过调节压力控制；第二，反渗透膜的装置结构简单，可以大规模安装使用，一次安装后可以长期稳定使用。但是，反渗透膜装置在使用过程中需要提供较高的压力(1MPa以上)，长期使用累积的耗电量也非常大。目前，越来越多的研究者努力在保证反渗透膜截留率的前提下，不断提高反渗透膜的水通量。最常用的方法是：使用添加剂改变反渗透膜的孔隙率、优化水分子通过反渗透膜的路径和对反渗透膜进行化学处理改性。

公开号为CN101791522A的中国专利申请中公开了一种碳纳米管对反渗透膜改性的方法。通过在间苯二胺溶液或者均苯三甲酰氯溶液中加入碳纳米管，使得最后制得的聚酰胺层中有部分的碳纳米管，但是该方法制得的聚酰胺层中只含有溶液中少量的碳纳米管，不仅会造成碳纳米管的浪费，而且碳纳米管在聚酰胺层中杂乱分布，只有部分碳纳米管可以起到增加水通量的作用。

从现有研究来看，反渗透膜的聚酰胺层对水的阻力最大，通过降低水分子通过聚酰胺层的阻力，就可以提高反渗透膜的水通量，直接将碳纳米管混入聚酰胺层会造成碳纳米管的浪费，对水通量的提高效果很差，如何提高对碳纳米管的利用率和制备取向一致的碳纳米管是一项急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，在保证反渗透膜截留率的前提下，能够提高其水通量。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，包括以下步骤：

(1)将碳纳米管在pH为1-3的酸性水溶液中分散，再加入一定量的按照一定比例混合的二价铁离子盐和三价铁离子盐，调节溶液pH在9-13之间，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，分离所述共沉淀物并脱水干燥，得到磁性碳纳米管；

(2)将两个形状大小完全一样的磁铁，上下相对间隔放置，并使相对的两面磁极相反，得到的两个磁铁中间的空隙为平行磁场；

(3)将制备反渗透膜支撑层的聚合物溶于有机溶剂中，并加入致孔剂，再加入一定量所述步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在一定温度下搅拌至聚合物和致孔剂完全溶解得到有机混合物铸膜液，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全后在平板上刮出一定厚度的铸膜液，得到表面覆盖有铸膜液的平板A；

(4)将所述步骤(3)得到的平板A放入所述步骤(2)的平行磁场中静置，控制平板A与平行磁场的磁铁之间保持一定距离，在保持平板A在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；