[发明专利]用于去除重金属污染物的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，包括：将二氧化硅纳米颗粒分散在N,N‑二甲基甲酰胺中制备物质Ⅰ；将物质Ⅰ研磨得到改性二氧化硅纳米颗粒；将离子液体、2,2'‑联吡啶、溴化铜、改性纳米颗粒分散在N,N‑二甲基甲酰胺中，加入偶氮二异丁腈溶液反应得到物质Ⅱ；将物质Ⅱ研磨得到二氧化硅‑聚离子液体颗粒；将三乙胺和哌嗪六水合物混入水中，再加入二氧化硅‑聚离子液体颗粒，超声分散得到水相溶液；将均苯三甲酰氯与正己烷混合得到有机相溶液；先后用水相和有机相溶液浸润膜表面反应得到含二氧化硅‑聚离子液体颗粒复合聚酰胺纳滤膜。本发明能够提高纳米颗粒在膜中的分散性以及膜的正电性，有效改善膜的渗透性和对部分重金属离子的选择性。

技术领域

本发明属于纳滤膜制备技术领域，尤其涉及一种用于去除重金属污染物的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤膜作为一种压力驱动的分离膜，分子孔径介于超滤膜和反渗透膜之间，具有操作压力低，通量大等特点。传统的纳滤膜采用有机聚合物为基膜的基本材料，而聚酰胺仍然是制备纳滤膜皮层的主要物质，已被广泛应用于水处理行业中。然而传统的聚酰胺纳滤膜因其本身的负电性，面临着对正电离子截留率不高的问题，同时由于有机聚合物的机械强度不高，较为疏水等，也会有膜稳定性不佳、易污染以及渗透性不佳的缺点。近年来，研究人员发现在皮层中添加无机纳米颗粒可以提高复合膜的截留性能、机械强度、抗污染能力和渗透性等，这种新型的膜被称为纳米复合膜。

SiO₂为白色粉末，具有高稳定性和无毒性的优点，同时由于其表面含有大量羟基基团，具有很好的亲水性。目前已有部分研究人员将SiO₂添加到界面聚合生成的聚酰胺皮层中以提高膜的各项性能。然而，由于纳米级SiO₂比表面积大，表面极性强，在单体溶液中容易发生团聚现象，是制约其发展的一个重要因素。目前许多研究将纳米颗粒进行表面处理，可以有效的改善纳米颗粒的分散性。但是随着浓度的增加，团聚现象仍然明显。因此，制备出分散性更好的纳米颗粒，对于制备选择性更强，强度更高，抗污染能力更好，渗透性更佳的纳滤膜具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于去除重金属污染物的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，通过在聚酰胺复合纳滤膜中引入离子液体改性二氧化硅纳米颗粒，提高纳米颗粒在膜中的分散性以及膜的正电性，有效改善膜的渗透性和对部分重金属离子的选择性。

本发明提供了一种用于去除重金属污染物的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将粒径为5～100nm的二氧化硅纳米颗粒均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺中，得到浓度为2.0～6.0wt.％的纳米颗粒分散液；向所述分散液中加入硅烷偶联剂，反应；当卤素基团充分接枝在纳米颗粒表面时冷却至室温，用乙醇洗去未参加反应物质，真空干燥，得到物质Ⅰ；其中，所述纳米颗粒为表面含羟基的二氧化硅纳米颗粒；

(2)将所述物质Ⅰ研磨2～7min，得到表面含卤素基团的改性二氧化硅纳米颗粒；

(3)将0.05～15wt.％的离子液体、0.01～0.10wt.％的2,2'-联吡啶、0.01～0.10wt.％的溴化铜、1.0～5.0wt.％的表面含卤素基团的改性纳米颗粒均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围下加热搅拌5～15min后加入5～10ml的0.5～2.0wt.％的偶氮二异丁腈溶液，继续在氮气氛围，60～80℃恒温条件下反应18～36h；反应完成后，先用1:1甲醇(m:m)离心清洗两遍，再用乙醇离心清洗两遍，真空干燥，得到物质Ⅱ；

(4)将所述物质Ⅱ研磨2～7min，得到表面含聚离子液体的改性二氧化硅纳米颗粒，即二氧化硅-聚离子液体颗粒；

(5)将2.0～4.0wt.％的三乙胺和1.0～3.0wt.％的哌嗪六水合物混入水中，再加入0.1～0.6wt.％的二氧化硅-聚离子液体颗粒，超声分散60～120min，得到水相溶液；