[发明专利]一种用于矿井废水处理的复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明属于水处理分离膜技术领域，特别涉及一种用于矿井废水处理的复合纳滤膜及其制备方法。所述纳滤膜选择性层中含有COF纳米管。本发明所制备的复合纳滤膜，由于COF纳米管具有较高的微孔率、可定制的化学结构和良好的聚合物亲和力，因此最大限度地避免了界面缺陷的产生，并且在矿井废水的处理中体现出优异的水通量以及离子筛分能力。此外，制备过程使用的界面聚合方法简单，反应具有自抑制性，易于集成与放大。

技术领域

本发明属于水处理分离膜技术领域，特别涉及一种用于矿井废水处理的复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

矿井废水是由在采矿尾矿、岩石堆和地下采矿作业中发现的黄铁矿和其他硫化物矿物氧化产生的。矿井废水富含硫酸盐和许多其他重金属、碳酸盐以及氢氧化物等污染物。矿井废水若不进行有效的处理，将会对后续生化处理工艺造成很多不利影响，例如，会造成大规模的鱼类和植物死亡、设备结垢和腐蚀等现象，严重时甚至会造成整个生化系统的瘫痪。因此，矿井废水的治理迫在眉睫。

与电解法、离子交换法和生化法等传统处理技术相比，膜技术具有高效节能、无相变、工艺简单、便于集成和放大，容易连续操作等优点，近年来在水处理和回用方面取得了广泛的应用。纳滤膜技术作为一种介于反渗透和超滤之间的膜过滤技术，具有较宽的孔隙范围(0.5-2nm)，因其分离选择性高、环境效益好等优势能有效去除小分子有机污染物、二价及高价金属离子。聚酰胺纳滤膜由于其操作简单，条件易于控制，反应具有自抑制性等优点被广泛使用，是目前主流的纳滤膜材料。

其中聚酰胺纳米膜是通过在水介质中二胺与有机介质中酰氯之间的界面聚合(IP)构建的。尽管IP技术在商业上获得成功，然而界面聚合过程是快速且不可控的，导致生成较厚的选择性层,选择层致密，膜孔道无序。因此，传统商业聚酰胺膜渗透通量低，单多价盐选择性较低。在这种情况下，在不牺牲选择性的情况下提高聚酰胺膜的渗透通量仍然是一个技术挑战。在聚酰胺薄膜中加入多功能纳米填料(沸石，碳纳米管，天然硅酸黏土，MOFs等)已经被证明可以增加水分子传输路径，从而提高水通量。然而，与混合基质膜类似，无机或杂化纳米填料与聚合物亲和力较弱，且容易发生团聚，这不可避免地会形成非选择性界面缺陷。此外，大多数多孔纳米材料的孔径与纳滤膜的孔径范围不匹配。这将导致使用多孔材料后固有孔隙不能准确进行分子筛分。因此，如何在保证选择性的前提下，同时提高界面相容性并进一步提高通量成为了关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于矿井废水处理的纳滤膜，具有优异的水通量以及离子筛分能力。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于矿井废水处理的复合纳滤膜，所述纳滤膜的选择层中含有COF纳米管。

进一步，所述COF纳米管在基膜表面的负载量为1-7μg/cm^-2，优选为1-5μg/cm^-2。

本发明进一步提供了一种所述用于矿井废水处理的复合纳滤膜的制备方法，将COF纳米管负载在基膜表面并进行界面聚合，即得所述复合纳滤膜。

较好的，COF纳米管在基膜表面的负载量为1-7μg/cm^-2，优选为1-5μg/cm^-2。

具体的，配制COF纳米管的水溶液，通过抽滤水溶液将COF纳米管负载于基膜上。

COF纳米管的水溶液质量浓度优选0.1-0.7wt％，更优选0.1-0.5wt％。

抽滤的压力优选为0.01-0.04MPa。