[发明专利]基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品

说明书

一种纳滤膜分离技术领域的基于UiO‑66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品，包括以下步骤：配置多元胺水相溶液；将荷正电的UiO‑66纳米粒子分散在多元胺水相溶液中，把水相溶液pH值调为13.0±0.2；向有机溶剂中加入多元酰氯；将多孔支撑膜固定在承压容器中，将荷正电的UiO‑66纳米粒子与多元胺的水相溶液倒在多孔支撑膜表面，水相溶液过滤排出；将有机相溶液倒在多孔支撑膜表面进行反应，结束之后用纯有机溶剂冲洗膜表面；对膜进行干燥处理，用纯水或乙醇溶液润洗干燥后的膜。本发明解决了当前商用纳滤膜通量水平低、对小分子有机物去除效果不理想、对高价离子去除率低以及对高价/单价离子选择性差等问题，适于市政及工业用水处理。

技术领域

本发明涉及的是一种纳滤膜分离技术领域的纳滤膜制备方法，特别是一种具有规则表面褶皱形貌聚酰胺选择层的基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品。

背景技术

水源污染与水资源短缺已成为制约社会和环境可持续发展的关键问题，并且对水处理技术的发展提出了更高的需求。纳滤(NF)能够有效去除小分子有机物与多价阴阳离子，并且在诸如脱盐、饮用水生产、重金属去除以及染料废水净化等水处理中正发挥重要的应用潜力。由界面聚合制备的聚酰胺薄层复合膜(TFC)纳滤膜是当前水处理领域应用最为广泛的一类纳滤膜。然而，这类具有光滑选择层的复合纳滤膜受到“选择性-渗透性平衡”的制约，通量水平较低，对小分子(分子量小于300Da)有机物去除率低，对高价阳离子的截留率不高，对高价/单价离子的选择性不高。因此，开发具有更高选择渗透性的纳滤膜，提高现有纳滤膜的水通量、小分子有机物去除率及无机盐选择性，能够进一步提升纳滤膜的水处理效率并拓宽纳滤膜的应用范围。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品，采用将荷正电的UiO-66纳米粒子作为中间层，诱导产生具有规则表面褶皱形貌的聚酰胺皮层进行制备纳滤膜，解决了当前商用纳滤膜在应用过程中通量水平低、对小分子有机物去除效果不理想、对高价离子去除率低以及对高价/单价离子选择性差等问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

(1)配置水相溶液：将多元胺单体加入纯水中并充分搅拌溶解；

(2)将荷正电的UiO-66纳米粒子均匀分散在多元胺的水相溶液中，并用有机碱溶液将溶液的pH值调为13.0±0.2；

(3)配置有机相溶液：向有机溶剂中加入多元酰氯单体，充分搅拌溶解并避光保存；

(4)将多孔支撑膜固定在承压容器中，将荷正电的UiO-66纳米粒子与多元胺的水相溶液缓慢倾倒在多孔支撑膜表面，水相溶液经真空抽滤或压力过滤排出；

(5)将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面，进行反应，反应结束之后用纯有机溶剂冲洗膜表面；

(6)对膜进行干燥处理，最后用纯水或乙醇溶液充分润洗干燥后的膜，即可得到基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜产品。

进一步地，在上述步骤(1)中，多元胺单体的浓度为0.01至2.00％(w/v)；和/或，步骤(2)中，荷正电的UiO-66纳米粒子的浓度为0.001至0.1％(w/v)；和/或，步骤(2)中，荷正电的UiO-66纳米粒子的颗粒大小为20至1000nm；和/或，步骤(3)中，多元酰氯单体的浓度为0.005至2.00％(w/v)；和/或，步骤(4)中，水相溶液过滤排出时所用的真空度为-1.0至-0.05bar，压力为0.05至2bar；和/或，步骤(5)中，将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面进行反应的时间为15至90秒；和/或，步骤(6)中，对膜进行干燥处理是在15至80℃温度下对膜进行干燥处理0至20分钟，所述乙醇溶液的浓度为0.05至1.0％(w/v)。