[发明专利]氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

一种氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜及其制备方法和应用，该氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜的制备方法包括将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；将超滤基膜二热处理后得到超滤基膜三；将超滤基膜三酸处理，得到氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜。本发明通过加入二维碳材料氮化碳(C₃N4)，提供了狭窄、光滑且相互连通的二维通道，阻隔了大分子物质通过，降低了水分子运输阻力；采用界面聚合的方法将添加了二维碳材料C₃N₄的复合功能层牢固负载于超滤基膜的表面，本发明制备的纳滤膜在保证耐酸性和对多价阳离子的截留率的前提下，显著提高了通量。

技术领域

本发明涉及膜制备技术领域，具体涉及一种氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

纳滤膜作为一种表面荷电的分离膜，不仅可以通过筛分作用来分离不同分子量的物质，还可以通过静电排斥作用对溶质进行选择性分离，且其操作压力比反渗透膜低，减少了较大的能耗，是一种工艺简单、优势明显的资源回收方法。因此，近年来纳滤膜分离技术已广泛应用于纯水制备、海水淡化脱盐、小分子有机物回收与去除、重金属富集与回收、工业废水处理等众多领域。但大多数传统的纳滤膜是聚酰胺类膜，在极端环境(强酸、强碱、强氧化、高温等环境)下不耐受，易发生水解，限制了其在极端环境中的广泛应用。在实际化工过程中，酸性废水是我国最为常见的一类工业废水，如矿山废水、冶炼废水、电镀废水、硫酸法钛白粉酸性废水等。采用耐酸型纳滤膜可以实现对酸性废水中重金属离子和酸的同步分离和资源化回收，因此，研制耐酸纳滤膜具有重要意义。

目前绝大部分耐酸型纳滤膜为荷负电纳滤膜，对多价阳离子的截留率和透酸率有待提高，且通量较低。制备荷正电和Janus纳滤膜是提高其对多价金属离子截留率的重要方法之一。目前常采用聚乙烯胺类物质与三聚氰氯经界面聚合反应制得，虽然该工艺制得的纳滤膜耐酸性和透酸率有所提高，但反应速率低，反应时间长，通量还需进一步提高。因此，发明一种工艺简单，反应时间短，水通量和多价盐金属离子截留率高的纳滤膜是十分有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜的制备方法，包括：

S1：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；其中，水相溶液中包括水相单体A、缚酸剂、二维纳米材料B和表面活性剂；

S2：将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；

S3：将超滤基膜二热处理后得到超滤基膜三；

S4：将超滤基膜三酸处理，得到氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜，采用如上所述的制备方法获得。

作为本发明的又一个方面，还提供了如上所述的氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜在水质净化领域的应用。

基于上述技术方案可知，本发明的氮化碳改性Janus耐酸型纳滤膜及其制备方法和应用相对于现有技术至少具有以下优势之一或一部分：