[发明专利]一种高性能碳化钛复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高性能碳化钛复合纳滤膜及其制备方法，包括：制备水相铸膜液，制备油相铸膜液，将基膜浸没在所述水相铸膜液中，取出所述基膜进行干燥，得到一次膜；将所述一次膜浸没在所述油相铸膜液中，取出所述一次膜进行加热，发生交联反应，得到高性能Ti₃C₂T_x复合纳滤膜。本发明提供的Ti₃C₂T_x复合纳滤膜为利用水相溶液和有机相溶液在聚合物基底上发生界面聚合反应，制备嵌有二维Ti₃C₂T_x纳米片的聚酰胺分离层，膜表面具有较好的亲水性和负电性，因此具有较高的纯水通量和二价盐截留率，同时还具有良好的稳定性，可以运用在硬水软化、高盐废水处理和海水脱盐等领域。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其是一种高性能碳化钛复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜是一种压力驱动型膜材料，具有选择性透过能力，可以筛分出分子量在200～1000道尔顿之间的颗粒。以纳滤膜材料为核心的纳滤膜分离技术在海水淡化、苦咸水软化、废水资源回收和食品加工等方面具有广泛的应用前景。然而，目前的薄膜复合纳滤膜存在高渗透性和高选择性难以共存和稳定运行周期短的问题，这限制了复合纳滤膜的推广应用。

为了改进纳滤膜的综合性能，通常需要对基膜进行改性。其中，二维碳化钛(Ti₃C₂T_x)是一种二维片状纳米材料，具有良好的亲水性，较强的负电性和优异的机械性能，近年来被用于改性膜材料获得优异的分离性能。

例如：发明专利申请CN112403268 A公开了一种自清洁Ti₃C₂T_x亲水柔性纳滤膜的制备方法及其制备的滤膜和应用，该制备包括以下步骤：将Ti₃C₂T_x超声离心后稀释；取硝酸铋和硫代乙酰胺分别溶解搅拌，水浴加热后混合；将得到的混合溶液加热，得到Bi₂S₃；将Ti₃C₂T_x和Bi₂S₃置于容器中，稀释后搅拌超声洗涤，得到Ti₃C₂T_x/Bi₂S₃复合物分散液；将分散液稀释，水浴超声后进一步稀释，倒入底部放有一片醋酸纤维素膜的真空抽滤装置中，抽滤成膜。该方法制备得到的滤膜具有良好的柔性，Ti₃C₂T_x片层间形成连续通道，拥有较高水通量，改善膜污染问题，实现对小分子有机污染物的去除，例如罗丹明、血清蛋白等。但是，这种改性材料对于分子尺寸更小的无机物则无法进行选择性截留。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高性能碳化钛复合纳滤膜的制备方法，获得的复合纳滤膜同时具有较高的渗透通量和脱盐率，能够实现分离性能持久稳定。

本发明是首次将Ti₃C₂T_x嵌入聚酰胺纳滤膜的分离层中，通量和盐截留率大幅度提升，克服了传统纳滤膜存在的渗透通量和截留率无法同步提升的局限。