[发明专利]一种基于MXene制备改性纳滤膜的方法

说明书

本发明公开了一种基于MXene制备改性纳滤膜的方法，包括以下步骤：(1)以聚砜膜为基膜，进行预处理，将含有MXene纳米片的溶液均匀地喷涂到预处理后的聚砜膜上，喷完后静置以使水分蒸发完全；(2)向步骤(1)制得的基膜倒入水相溶液，静置后倒掉多余的水相溶液，并将基膜表面的残留溶液擦干；(3)向步骤(2)制得的基膜倒入油相溶液，静置反应后，取出制得的纳滤膜；(4)将步骤(3)制得的纳滤膜放入去离子水中浸泡以去除残余试剂，得改性纳滤膜。由本发明公开的基于MXene制备改性纳滤膜的方法，制成的膜具有厚度薄、致密性高和亲水性好的特点，具有良好的水通量和截盐性能。

技术领域

本发明属于膜处理技术领域，特别涉及一种基于MXene制备改性纳滤膜的方法。

背景技术

据世界水资源研究所发布的报告，目前全球有超过10亿人生活在缺水地区，到2025年将有35亿人面临缺水。我国沿海地区水资源短缺，随着国民经济和社会发展，沿海地区对淡水资源的需求日趋迫切，仅靠长距离调水难以彻底解决。海水淡化作为水资源增量技术，是沿海缺水地区解决水源短缺问题的重要选择，并且相关技术可拓展应用至苦咸水开发保护利用、污水资源化利用、工业用水高效循环利用等领域，助力生态文明建设，产业发展前景广阔。国际上，海水淡化在全球沿海缺水国家和地区得到了广泛应用，国外淡化工程规模超过1亿吨/日，已建和在建30万吨/日及以上规模海水淡化工程达36个。发达国家积极开展海水淡化科技创新战略布局，在基础研究、技术研发、装备开发等方面指标领先并持续投入巨资以占据制高点。

我国秉承新发展理念，突破技术装备，补强产业链关键高端环节，构筑安全稳定的产品装备供应链。虽然取得了诸多成绩但我国依旧缺乏海水淡化核心技术和拳头产品，产业链高端环节薄弱，高性能纳滤膜产品是其中之一。

膜污染和膜渗透性与分离选择性之间的“trade-off”效应至今仍是挑战。因此，需要开发新的膜材料以及膜制备方法，来提升膜的抗污染性和平衡膜的渗透性与分离选择性，以促进纳滤膜的广泛应用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种将MXene作为多孔基底和聚酰胺活性层之间的中间层来制备改性纳滤膜的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于MXene制备改性纳滤膜的方法，其包括以下步骤：

(1)以聚砜膜为基膜，进行预处理，将含有MXene的溶液均匀地喷涂到预处理后的聚砜膜上，喷完后静置以使水分蒸发完全；

(2)向步骤(1)制得的基膜倒入水相溶液，静置后倒掉多余的水相溶液，并将基膜表面的残留溶液擦干；

(3)向步骤(2)制得的基膜倒入油相溶液，静置反应后，取出制得的纳滤膜；

(4)将步骤(3)制得的纳滤膜放入去离子水中浸泡以去除残余试剂，得改性纳滤膜。

在一些实施方式中，步骤(1)中含有MXene纳米片的溶液为MXene纳米片和纳米Fe₃O₄的混合液。其聚酰胺层厚度由原来的178nm降低到了35nm，聚酰胺层交联度由33.8％提升到了98.1％，水接触角由45.25°降低到了 28.40°，具有厚度降低、致密性增强和亲水性改善的效果，性能测试中其纯水通量达到9.1Lm-2h-1bar-1，硫酸镁截留率超过97％。

在一些实施方式中，MXene纳米片和纳米Fe₃O₄的喷涂浓度掺杂比例为 9:1、7：1、5:1或者3:1，混合液稀释8-10倍后均匀喷涂到预处理后的聚砜膜上。