一种二维层状复合膜及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113083036A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110553664.0(22)申请日2021.05.20(71)申请人广州大学地址510006广东省广州市大学城外环西路230号(72)发明人龙庆武刘兆清陈杰鑫王依钒(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人胡辉(51)Int.Cl.B01D69/12(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D69/10(2006.01)B01D61/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种二维层状复合膜及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种二维层状复合膜及其制备方法与应用，所述二维层状复合膜包括基膜；二维纳米片，所述二维纳米片垂直设置于所述基膜表面，形成纳米片层；纳米球，所述纳米球分散在所述纳米片层之间。本发明制备的二维层状复合膜，通过正负静电组装达到改善膜层状通道的稳定性，进而保证稳定的纳滤分离性能；利用不同尺寸大小的纳米球可以有效调控层状通道尺寸大小，使得膜孔正好可以截留离子和分子，从而有效解决水通量大时分子离子截留效果差的问题，而且还能降低分离过程中能源消耗；同时引入亲水纳米球以达到增强抗污垢、抗菌能力，从而有效降低膜污染和膜降解。CN113083036ACN113083036A权利要求书1/1页1.一种二维层状复合膜，其特征在于，包括：基膜；二维纳米片，所述二维纳米片垂直设置于所述基膜表面，形成纳米片层；纳米球，所述纳米球分散在所述纳米片层之间。2.根据权利要求1所述的二维层状复合膜，其特征在于，所述基膜为聚醚砜微滤膜、聚偏氟乙烯微滤膜、醋酸纤维素微滤膜、尼龙‑6微滤膜、聚四氟乙烯微滤膜中的一种。3.根据权利要求1所述的二维层状复合膜，其特征在于，所述二维纳米片为过渡金属碳化钛、氧化石墨烯、二硫化钼中的一种。4.根据权利要求1所述的二维层状复合膜，其特征在于，所述纳米球为纳米氧化铝、二氧化硅、聚苯乙烯微球、多巴胺微球中的一种。5.根据权利要求1所述的二维层状复合膜，其特征在于，所述二维层状复合膜具有0.3‑2nm的层状通道，优选地，所述二维层状复合膜具有0.3‑0.8nm的层状通道。6.根据权利要求1所述的二维层状复合膜，其特征在于，所述二维层状复合膜的分子截留量为400‑1500Da。7.一种根据权利要求1‑6任一所述的二维层状复合膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、制备纳米球和二维纳米片的正负静电自组装物；S2、将步骤S1所得的自组装物加入基膜中，过滤，干燥，即得二维层状复合膜。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，纳米球和二维纳米片的质量比为1:(1‑10)。9.根据权利要求1‑6任一所述的二维层状复合膜在水处理中的应用。10.根据权利要求1‑6任一所述的二维层状复合膜在制备药物定位释药系统中的应用。2CN113083036A说明书1/6页一种二维层状复合膜及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种二维层状复合膜及其制备方法与应用。背景技术[0002]人口增长和环境恶化迫使人们发展先进的水处理技术来实现高效低能耗生产饮用水和净化工业废水。膜分离包括反渗透、正渗透、膜蒸馏、微滤、超滤、纳滤等技术，其中，纳滤是介于超滤和反渗透的压力驱动的膜分离技术。目前反向渗透已经实现污水净化和海水淡化，但反向渗透是一种高耗技术且水恢复率低。相较于反渗透，纳滤能够以更低的能耗除去水中的二价离子及有机分子，对缓解淡水供应具有积极意义。纳滤仅需较低的外界压力即可实现水的分离过程，并且纳滤膜依赖电荷排斥、膜孔筛分、层状通道进行分离，水的回收率高，节能环保，是一种极具潜力的环境友好型技术。广泛用于废水处理，海水淡化、食品果汁浓缩、药物控制与释放等领域。[0003]二维层状膜是近些年新兴的一种纳滤膜，其不仅可能通过电荷排斥和膜孔筛分原理进行分离，还可以通过层状通道对水中物质进行截留。具有比传统高分子纳滤膜更高的水通量更高的分子离子截留率。目前二维层状膜材料主要有氧化石墨烯、二硫化钼、过渡金属碳化物、石墨相氮化碳、层状过渡金属氢氧化物等；这些二维纳米层状材料通过不同的途径和工艺堆叠形成二维层状膜，制备过程简单。在于水处理过程中，传统高分子膜的渗透通量约10LMH/bar，而二维层状膜的通量是前者的数倍，普遍大于30LMH/bar，并且保持对二价离子和有机分子保持90％以上截留率。但现有技术中纯二维材料膜在外压力作用下，二维材料容易压缩，导致层状通过变小，最终导致水通量不断衰减。为解决纯二维材料膜自身结构不稳定性的问题，通常使用内嵌材料(如纳米粒(纳米氧