一种中空纤维复合纳滤膜、其制备方法及其应用.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CN111420558A(43)申请公布日2020.07.17(21)申请号202010135143.9(22)申请日2020.02.29(71)申请人中国海洋大学地址266101山东省青岛市崂山区松岭路238号(72)发明人苏保卫田龙江永祥苏敬华李树轩韩力挥(51)Int.Cl.B01D61/02(2006.01)B01D69/08(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D67/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种中空纤维复合纳滤膜、其制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种中空纤维复合纳滤膜、其制备方法及其应用；所述的中空纤维复合膜的制备方法包括二维纳米材料修饰层的制备步骤和皮层的制备步骤；本发明通过先在中空纤维基膜表面上修饰一薄层二维纳米材料，再在二维纳米材料修饰层上进行界面聚合，显著地提高了复合膜的通量和截留性能；所述的二维纳米材料修饰层能够改善基膜的物理化学性质，改善膜的孔径、孔径分布和亲水性等，进而更有效地调控后续的界面聚合过程，提高了膜的分离性能；本发明制备工艺简单，在水处理方面具有很好的应用前景。CN111420558ACN111420558A权利要求书1/2页1.一种中空纤维复合纳滤膜，其特征在于，其断面为三层结构：(1)中空纤维基膜；(2)由二维纳米材料构成的中间层；(3)聚酰胺分离皮层。2.根据权利要求1所述的一种中空纤维复合纳滤膜，其特征在于，(1)所述的中空纤维基膜为中空纤维超滤膜或中空纤维微滤膜；(2)所述的中空纤维基膜的材质包括聚砜和聚醚砜；优选的，所述的中空纤维基膜的材质为聚砜。3.根据权利要求1所述的一种中空纤维复合纳滤膜，其特征在于，(1)所述的二维纳米材料包括氧化石墨烯及其衍生物；优选的，所述的二维纳米材料为氧化石墨烯；(2)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；(3)所述的二维纳米材料在中空纤维基膜表面的负载量为0.001～0.2g/m2中空纤维基膜表面积；优选的，所述的二维纳米材料在中空纤维基膜表面的负载量为0.01～0.05g/m2中空纤维基膜表面积。4.根据权利要求1所述的一种中空纤维复合纳滤膜，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。5.根据权利要求1所述的一种中空纤维复合纳滤膜，其特征在于，(1)所述的中空纤维复合纳滤膜在25℃和跨膜压差0.5MPa下，对2000mg/LNa2SO4水溶2液中的Na2SO4的截留率大于95％，水通量大于30L/(m·h)；(2)所述的含中间层高通量中空纤维复合纳滤膜在25℃和跨膜压差0.5MPa下，对2000mg/LNaCl水溶液中的NaCl的截留率小于50％，水渗透率大于30L/(m2·h)；(3)所述的中空纤维复合纳滤膜的切割分子量范围为200～1000道尔顿。6.根据权利要求1所述的一种中空纤维复合纳滤膜，其特征在于，所述的中空纤维复合纳滤膜对含硫酸根离子的盐溶液中的硫酸根离子的截留率大于95％。7.一种中空纤维复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将二维纳米材料添加到超纯水中，超声一定时间，得到均匀分散的二维纳米材料悬浮液；(2)将中空纤维基膜表面的水分晾干，并浸泡于二维纳米材料悬浮液中一定时间或过滤一定量的二维纳米材料悬浮液，从而在中空纤维基膜表面上形成一层超薄的纳米材料修饰层，并晾干一定时间；(3)将中空纤维基膜的纳米材料修饰层表面首先与多元胺的水相溶液接触一定时间，然后晾干一定时间，再与多元酰氯的有机相溶液接触一定时间，使多元胺与多元酰氯发生界面聚合，然后经过热处理，即得到一种中空纤维复合纳滤膜。8.根据权利要求7所述的一种中空纤维复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，(1)所述的二维纳米材料包括氧化石墨烯及其衍生物；优选的，所述的二维纳米材料为氧化石墨烯；(2)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；(3)所述的二维纳米材料悬浮液中的二维纳米材料浓度为0.01～100mg/L；优选的，所2CN111420558A权利要求书2/2页述的二维纳米材料浓度为1～50mg/L；(4)所述的纳米材料修饰层的晾干时间为1～30分钟。9.根据权利要求7所述的一种中空纤维复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，(1)所述的多元胺为二元胺；优选的，所述的多元胺为哌嗪或间苯二胺；更优选的，所述的多元胺为哌嗪；(2)所述的多元酰氯为三元酰氯；优选的，所述的多元酰氯为均苯三甲酰氯。10.根据权利要求7所述的一种中空纤维复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，(1)所述的纳米材料修饰层表面与多元