一种高通量纳米复合膜及其制备方法.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CN112705055A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号201911022283.9(22)申请日2019.10.25(71)申请人中国海洋大学地址266061山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人苏保卫张金苗李树轩韩力挥(51)Int.Cl.B01D69/12(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D71/56(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D61/02(2006.01)C02F1/44(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种高通量纳米复合膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种以掺杂二维纳米材料的聚乙烯醇（PVA）作为修饰层的纳米复合膜的制备方法，属于膜制备技术领域。本发明以超滤膜或微滤膜为基膜，使用掺杂二维纳米材料的PVA对基膜进行修饰，利用PVA的粘合性能提高二维纳米材料与基膜的结合力，解决掺杂纳米材料的复合膜中的纳米材料易脱落的问题，并用交联剂进行交联，进一步增强纳米材料的稳定性，并防止PVA的溶胀和溶解，然后在修饰后的基膜上进行界面聚合，制得致密超薄的分离层。本发明在基膜表面制备的修饰层调节了基膜的表面形貌，更好地调控了界面聚合反应过程和膜的皮层结构，实现了复合膜截留率和通量的大幅度提高。CN112705055ACN112705055A权利要求书1/2页1.一种高通量纳米复合膜，其特征在于，包括基膜、二维纳米材料与聚乙烯醇（PVA）共沉积形成的超薄亲水性混合基质修饰层，以及在该修饰层上的聚酰胺分离皮层。2.根据权利要求1所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的基膜为超滤膜或微滤膜。3.根据权利要求1所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的二维纳米材料包括氧化石墨烯（GO）及其衍生物和石墨烯量子点（GQDs）及其衍生物。4.根据权利要求1所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的二维纳米材料的平均片层厚度小于5nm；优选的，所述的二维纳米材料的平均片层厚度小于2nm。5.根据权利要求1所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的二维纳米材料与PVA共沉积形成的超薄亲水性混合基质修饰层通过如下方法制备：先将基膜与二维纳米材料均匀分散的PVA溶液接触10s~30min后，去掉表面残留的PVA溶液，并晾干1~30min，再与交联剂溶液充分接触1~30min，然后去除表面多余的交联剂溶液，晾干1~30min，基膜上即形成二维纳米材料与PVA共沉积的超薄亲水性混合基质修饰层。6.根据权利要求1或5所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的二维纳米材料与PVA共沉积形成的超薄亲水性混合基质修饰层的交联剂为二元醛和二元羧酸；优选的，所述的二维纳米材料与PVA共沉积形成的超薄亲水性混合基质修饰层的交联剂为戊二醛。7.根据权利要求1所述的一种高通量纳米复合膜，其特征在于，所述的聚酰胺分离皮层由多元胺和多元酰氯通过界面聚合的方法制得。8.一种高通量纳米复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将二维纳米材料添加到PVA的水溶液中，超声一定时间，得到PVA/PVA改性二维纳米材料的混合液；（2）将基膜表面与PVA/PVA改性二维纳米材料的混合液接触一段时间，然后去除基表面的过量的混合液，并晾干；（3）将晾干后的基膜与交联剂溶液充分接触一定时间后，去除多余的交联剂溶液，将膜烘干后，即形成二维纳米材料与PVA共沉积的超薄亲水性混合基质修饰层；（4）在形成二维纳米材料与PVA共沉积的超薄亲水性混合基质修饰层的基膜上由多元胺水相溶液和多元酰氯有机相溶液通过界面聚合制备聚酰胺皮层，界面聚合后立即将膜在一定温度下进行一定时间的热处理。9.根据权利要求8中所述的一种高通量纳米复合膜的制备方法，其特征在于，所述的二维纳米材料包括氧化石墨烯（GO）和石墨烯量子点（GQDs）；所述的二维纳米材料的浓度为0~500mg/L；所述的二维纳米材料的平均片层厚度小于5nm；优选的，所述的二维纳米材料在水溶液中的浓度为0~100mg/L；优选的，所述的二维纳米材料的平均片层厚度小于2nm。10.根据权利要求8中所述的一种高通量纳米复合膜的制备方法，其特征在于，所述的PVA的质量百分比浓度为0.01~5%；所述的基膜与PVA溶液接触时间为10s~30min。11.根据权利要求8中所述的一种高通量纳米复合膜的制备方法，其特征在于，所述的交联剂包括戊二醛；所述的交联剂的质量浓度为0~5%；所述的交联剂的交联时间为1~30min。12.根据权利要求8中所述的一种高通量纳米复合膜的制备方法，其特征在于，所述的交联后的烘干温度为40~100℃；所述的烘干时间为1~30min。2CN