CN107398188A - 接枝有机硅烷多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透的制备方法 - Google Patents

接枝有机硅烷多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了接枝有机硅烷的多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法：将碳纳米管加入到浓酸中得到表面含有羧基的碳纳米管，利用氯化亚砜将其酰氯化，进而与含有氨基或者巯基的有机硅烷进行反应，将有机硅烷接枝到碳纳米管上；将高分子膜材料制备成多孔有机滤膜，在多孔有机滤膜支撑层表面界面聚合一层薄的分离层，将接枝有机硅烷的碳纳米管作为纳米填料添加到油相中，将接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入分离层，得到目标产物。本发明所述的方法不仅大幅度提高产物的水通量，减小汲取液溶质的反向扩散量，并且体现出较好的抗污染能力，是一种具有广泛应用潜力的新型正渗透膜。

Description

接枝有机硅烷多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正 渗透的制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合膜领域，具体涉及接枝有机硅烷多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透的制备方法。
背景技术
随着世界人口持续不断地的增加和环境污染日益严重，可以饮用的水资源短缺严重威胁了人们的日常生活，最近几年学者们关注于运用膜分离技术脱盐，以解决饮用水危机。尽管目前反渗透技术应用于海水和苦咸水脱盐取得了巨大的成功，但是其较高的能耗依然引起了人们的担忧，尤其是这些能源来源于不可再生资源。不同于反渗透需要施加外压作为驱动力，正渗透利用半透膜两侧不同的渗透压作为驱动力从而实现跨膜运输。正渗透过程利用膜两侧汲取液和进料液的渗透压压差提供驱动力，使渗透压较低的进料液中纯水自发地向汲取液一侧扩散。尽管单独的使用正渗透过程脱盐的耗能要比反渗透过程要高，但是正渗透和一些其它系统联合运用总的能量消耗要低于其它的技术，因此相比于其它的脱盐技术更加经济可行。由于正渗透过程拥有低的操作代价、低的污染倾向、在低温和低压等操作条件下不同的的进料液能够取得高的恢复率等优势，因此正渗透膜分离技术有望作为一种新颖的脱盐技术，缓解水和能源危机。
在已经报道的各种类型的正渗透膜中，两种活性单体分别在水相和有机相中通过界面聚合的方法制备得到复合(TFC)膜，由于其支撑层和分离层可以单独地优化，因此在正渗透领域展现较好的分离性能。选择性分离层在TFC膜中起到至关重要的作用，决定了复合膜的分离性能，它们的性能与所用的单体和添加剂息息相关。然而，通过这两种单体聚合而形成的界面分离层，通常相对疏水，存在“渗透通量-选择性平衡”效应和低抗污染能力。纳米技术快速发展的今天，制备出了很多新型的纳米材料。纳米技术为设计新型的聚酰胺分离层提供了一种路径，纳米材料含有的一些独特孔道结构和性能，能使一些分子很容易通过。在界面聚合合成聚酰胺分离层时，添加一些纳米颗粒作为填料能有效增加膜的性能。
2007年Hoek's研究团队首次提出聚酰胺纳米复合(TFN)膜概念，作为新一代复合膜克服了复合膜的“渗透通量-选择性平衡”。各种各样的纳米材料作为填料应用于制备TFN膜，在这些纳米填料中碳纳米引起了更多的关注。由于碳纳米管具有相似的流体运输通道和水运输通道在膜中，因此在合成复合正渗透膜时将碳纳米嵌入聚酰胺分离层能够有效地增加膜的通量和截留效果。但碳纳米管在非极性有机溶剂中分散性差，与聚合物之间的兼容性差等问题，因此在使用碳纳米作为纳米填料之前，需要对其进行化学改性，以增加其与聚酰胺分离层之间的兼容性。纳米填料很难在非极性有机溶剂中形成均一分散的溶液，因此许多研究者倾向于将纳米填料添加到多元胺的水溶液中。在界面聚合时要从支撑层的表面除掉多余多元胺水溶液，因此大量的纳米材料随着多元胺水溶液一起被移除了，剩下仅仅少数的纳米材料留在基质表面。因此在合成聚酰胺活性层时，纳米材料的一些优良特性都被大大地削弱。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种含有接枝有机硅烷的多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层高性能的纳米复合正渗透膜的制备方法。通过共价键将有机硅烷接枝到碳纳米管上，提高碳纳米管与聚酰胺分离层之间的兼容性。将改性后的碳纳米管作为纳米填料，为了减小在合成PA层时碳纳米管的损失，将其添加到多元氯酰氯的油相中，利用界面聚合法制备TFN膜并将其应用于正渗透。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：所述的方法按如下步骤进行：
(1)将碳纳米管加入到体积比为1:1～3的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在100～180℃下反应4～12h，所得反应混合液A经离心，得到的沉淀物A用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管，所述的混酸的体积用量以所述的碳纳米管的质量计为100～300ml/g；所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管；
(2)将步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到溶剂氯化亚砜中，以N,N-二甲基甲酰胺为催化剂，在100～180℃下反应24～72h，反应结束后，所得反应混合液B经离心，得到的沉淀物B用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管；所述的N,N-二甲基甲酰胺与所述的溶剂氯化亚砜的体积比为1:40～80，所述的溶剂氯化亚砜的加入量以所述的预处理的碳纳米管的质量来计为100～300ml/g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管加入到甲苯中，超声分散30min～4h后，加入有机硅烷，在100～180℃下反应24～48h，所得反应混合液C经离心后，所得沉淀物C用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管；所述的改性后的碳纳米管与所述的有机硅烷的质量比为1:100～300，所述甲苯的加入量以所述的改性后的碳纳米管的质量计为40～80ml/g；
(4)将高分子膜材料溶于有机溶剂A中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将所述的铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃～30℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的有机溶剂A，得到多孔有机滤膜；所述的有机溶剂A的加入量以所述的有机膜材料的质量计为4～10ml/g；
(5)将多元胺单体配置成质量分数为0.5％～5.0％多元胺的水溶液，芳香酰氯单体溶于有机溶剂B中并加入步骤(3)所述的接枝有机硅烷的碳纳米管得到油相混合溶液；将所述的多元胺的水溶液均匀滴加在步骤(4)所述的多孔有机滤膜上表面上，静置1～10min后将多余的多元胺的水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液均匀滴加在所述的经多元胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置30s～5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干1～10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡1～3天，得到接枝有机硅烷碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜；所述的有机溶剂B的加入量以所述的芳香酰氯单体的加入量计为100～1000ml/g；所述接枝有机硅烷碳纳米管的质量以有机溶剂B的体积计为0.0001～0.01g/ml；所述的多元胺的水溶液的加入量以所述的多孔有机滤膜的面积来计为0.06～0.2ml/cm2；所述的油相混合溶液的加入量以所述的多孔有机滤膜的面积来计为0.06～0.2ml/cm2。
进一步，步骤(1)中，所述碳纳米管的长5～20μm，直径10～50nm。
进一步，步骤(3)中，所述的有机硅烷为γ―氨丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
进一步，步骤(4)中，所述的有机膜材料为聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或纤维素，优选为聚砜、磺化聚砜或聚醚砜。
再进一步，步骤(4)中，所述的有机溶剂A为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或多种任意比例的混合溶液，优选为N-甲基吡咯烷酮。
进一步，步骤(5)中，所述的多元胺为哌嗪或1,3-环己二胺。
再进一步，步骤(5)中，所述的多元酰氯为氯甲酸五氯苯酯、5-氧甲酰氯-异酞酰氯或均苯三甲酰氯，优选为均苯三甲酰氯。
进一步，步骤(5)中，所述的有机溶剂B为正己烷或ISOPAR-G。
再进一步，步骤(5)中，所述的漂洗过程为：用所述的有机溶剂B冲洗所得产物的表面，然后在室温下用去离子水中漂洗5～30min，除去产物表面残留的溶剂。
本发明所述的方法制得的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜在水处理方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
(1)对原始碳纳米管通过共价键接枝有机硅烷后，增加了与聚酰胺分离层之间的兼容性。
(2)接枝有机硅烷的多壁碳纳米管作为纳米填料嵌入聚酰胺分离层，所制备而得的纳米复合膜亲水性得到了极大的增加，膜的抗污染性显著增强。
(3)将接枝有机硅烷的碳纳米管作为纳米填料嵌入聚酰胺分离层后，相比与聚酰胺复合膜正渗透过程膜的纯水通量得到增加和降低溶质的反向扩散的量。
(4)通过调节接枝有机硅烷碳纳米管作为纳米填料的添加量，在一定程度上可以提高正渗透过程膜的纯水通量和降低溶质的反向扩散的量。
附图说明
图1是本发明实施例1中多孔有机滤膜膜表面电镜图；
图2是对比例1中聚酰胺复合正渗透膜表面电镜和接触角图；
图3是本发明实施例1中接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜表面电镜和接触角图。
具体实施方式
以下实施例给出接枝有机硅烷的多壁碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备已经正渗透性能测试。然而，这些实施例仅仅是提供作为说明而不是限定本发明。
实施例1
(1)将1g多壁碳纳米管(直径为10～40nm，长度为5～15μm)加入到100ml体积比为3:1的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在100℃下反应12h，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管0.7g；
(2)将0.5g步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到100ml氯化亚砜溶剂中，加入N,N-二甲基甲酰胺2ml，在100℃下反应72h，反应结束后，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管0.55g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管0.5g加入到20ml甲苯中，超声分散4h后，加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷10ml，在100℃下反应48h，所得反应混合液经离心后，所得沉淀物用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管0.57g；
(4)将聚砜颗粒2.5g溶于20ml的有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的N,N-二甲基甲酰胺，得到多孔有机滤膜；
(5)取1g间苯二胺单体加入49g的水配置成质量分数为2.0％的水溶液，再取0.05g均苯三甲酰氯单体溶于50ml正己烷中并加入所述的接枝有机硅烷的碳纳米管0.05g得到油相混合溶液；将所述的间苯二胺水溶液5ml均匀滴加在所述的多孔有机滤膜(膜的有效面积是28.26cm2)上表面上，静置10min后将多余的间苯二胺水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液5ml均匀滴加在经间苯二胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡3天，得到接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜。
所得接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜在25℃，0.6MPa压力测试条件下，对20mmol/L NaCl截留率为98.53％。使用1mol/L的NaCl水溶液作为汲取液，纯水作为进料液，分离层面对氯化钠汲取液(AL-DS)时正渗透纯水通量为22.22L·m-2·h-1，溶质氯化钠的反向扩散通量为2.60g·m-2·h-1，分离层面对纯水料液(AL-FS)时正渗透通量为19.58L·m-2·h-1，溶质的反向扩散通量为1.77g·m-2·h-1。
实施例2
(1)将1g多壁碳纳米管(直径为10～40nm，长度为5～15μm)加入到300ml体积比为1:1的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在180℃下反应4h，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管0.65g；
(2)将0.6g步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到200ml氯化亚砜溶剂中，加入N,N-二甲基甲酰胺2.5ml，在180℃下反应24h，反应结束后，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管0.53g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管0.5g加入到20ml甲苯中，超声分散4h后，加入γ-巯丙基三甲氧基硅烷10ml，在100℃下反应48h，所得反应混合液经离心后，所得沉淀物用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管0.52g；
(4)将聚砜颗粒2.5g溶于20ml的有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的N,N-二甲基甲酰胺，得到多孔有机滤膜；
(5)取1g间苯二胺单体加入49g的水配置成质量分数为2.0％的水溶液，再取0.05g均苯三甲酰氯单体溶于50ml正己烷中并加入所述的接枝有机硅烷的碳纳米管0.10g得到油相混合溶液；将所述的间苯二胺水溶液5ml均匀滴加在所述的多孔有机滤膜(膜的有效面积是28.26cm2)上表面上，静置10min后将多余的间苯二胺水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液5ml均匀滴加在经间苯二胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡3天，得到接枝γ-巯丙基三甲氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜。
所得接枝γ-巯丙基三甲氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜在25℃，0.6MPa压力测试条件下，对20mmol/L NaCl截留率为97.41％。使用1mol/L的NaCl水溶液作为汲取液，纯水作为进料液，分离层面对氯化钠汲取液(AL-DS)时正渗透纯水通量为14.59L·m-2·h-1，溶质氯化钠的反向扩散通量为2.12g·m-2·h-1，分离层面对纯水料液(AL-FS)时正渗透通量为12.85L·m-2·h-1，溶质的反向扩散通量为1.21g·m-2·h-1。
实施例3
(1)将1g多壁碳纳米管(直径为10～40nm，长度为5～15μm)加入到100ml体积比为3:1的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在100℃下反应12h，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管0.7g；
(2)将0.5g步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到100ml氯化亚砜溶剂中，加入N,N-二甲基甲酰胺1.2ml，在100℃下反应48h，反应结束后，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管0.61g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管0.5g加入到40ml甲苯中，超声分散4h后，加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷50ml，在180℃下反应24h，所得反应混合液经离心后，所得沉淀物用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管0.59g；
(4)将聚砜颗粒2.5g溶于20ml的有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的N,N-二甲基甲酰胺，得到多孔有机滤膜；
(5)取1g间苯二胺单体加入49g的水配置成质量分数为2.0％的水溶液，再取0.05g均苯三甲酰氯单体溶于50ml正己烷中并加入所述的接枝有机硅烷的碳纳米管0.20g得到油相混合溶液；将所述的间苯二胺水溶液5ml均匀滴加在所述的多孔有机滤膜(膜的有效面积是28.26cm2)上表面上，静置10min后将多余的间苯二胺水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液5ml均匀滴加在经间苯二胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡3天，得到接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的纳米复合正渗透膜。
所得接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的纳米复合正渗透膜在25℃，0.6MPa压力测试条件下，该膜对20mmol/L NaCl截留率为95.73％。使用1mol/L的NaCl水溶液作为汲取液，纯水作为进料液，分离层面对氯化钠汲取液(AL-DS)时正渗透纯水通量为22.56L·m-2·h-1，溶质氯化钠的反向扩散通量为4.79g·m-2·h-1，分离层面对纯水料液(AL-FS)时正渗透通量为18.51L·m-2·h-1，溶质的反向扩散通量为3.37g·m-2·h-1。
实施例4
(1)将1g多壁碳纳米管(直径为10～40nm，长度为5～15μm)加入到100ml体积比为3:1的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在100℃下反应12h，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管0.7g；
(2)将0.5g步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到100ml氯化亚砜溶剂中，加入N,N-二甲基甲酰胺2ml，在100℃下反应72h，反应结束后，所得反应混合液经离心，得到的沉淀物用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管0.55g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管0.5g加入到20ml甲苯中，超声分散4h后，加入γ―氨丙基三乙氧基硅烷10ml，在100℃下反应48h，所得反应混合液经离心后，所得沉淀物用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管0.57g；
(4)将聚丙烯腈粉末4.8g溶于20ml的有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将铸膜液浇铸在玻璃板上，在20℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的N,N-二甲基甲酰胺，得到多孔有机滤膜；
(5)取2.5g间苯二胺单体加入47.5g的水配置成质量分数为5.0％的水溶液，再取0.1g均苯三甲酰氯单体溶于50ml正己烷中并加入所述的接枝有机硅烷的碳纳米管0.05g得到油相混合溶液；将所述的间苯二胺水溶液5ml均匀滴加在所述的多孔有机滤膜(膜的有效面积是28.26cm2)上表面上，静置10min后将多余的间苯二胺水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液5ml均匀滴加在经间苯二胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置30s后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡3天，得到接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜。
所得接枝γ―氨丙基三乙氧基硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜在25℃，0.6MPa压力测试条件下，该膜对20mmol/L NaCl截留率为93.62％。使用1mol/L的NaCl水溶液作为汲取液，纯水作为进料液，分离层面对氯化钠汲取液(AL-DS)时正渗透纯水通量为21.02L·m-2·h-1，溶质氯化钠的反向扩散通量为5.30g·m-2·h-1，分离层面对纯水料液(AL-FS)时正渗透通量为19.85L·m-2·h-1，溶质的反向扩散通量为4.98g·m-2·h-1。
对比例1
(1)将聚砜颗粒2.5g溶于20ml的有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的N,N-二甲基甲酰胺，得到多孔有机滤膜；
(2)取1g间苯二胺单体加入49g的水配置成质量分数为2.0％的水溶液，再取0.05g均苯三甲酰氯单体溶于50ml正己烷中得到油相混合溶液；将所述的间苯二胺水溶液5ml均匀滴加在所述的多孔有机滤膜(膜的有效面积是28.26cm2)上表面上，静置10min后将多余的间苯二胺水溶液除去后，再将所述的油相混合溶液5ml均匀滴加在经间苯二胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡3天，得到聚酰胺活复合正渗透膜。
所得聚酰胺活复合正渗透膜在25℃，0.6MPa压力测试条件下，该膜对20mmol/LNaCl截留率为96.08％。使用1mol/L的NaCl水溶液作为汲取液，纯水作为进料液，分离层面对氯化钠汲取液(AL-DS)时正渗透纯水通量为12.57L·m-2·h-1，溶质氯化钠的反向扩散通量为2.72g·m-2·h-1，分离层面对纯水料液(AL-FS)时正渗透通量为8.22L·m-2·h-1，溶质的反向扩散通量为1.52g·m-2·h-1。

Claims (10)

1.一种接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：所述的方法按如下步骤进行：
(1)将碳纳米管加入到体积比为1:1～3的98％的浓硫酸和65％的浓硝酸的混酸溶液中，在100～180℃下反应4～12h，所得反应混合液A经离心，得到的沉淀物A用去离子水洗涤至中性，真空干燥得到预处理的碳纳米管，所述的混酸的体积用量以所述的碳纳米管的质量计为100～300ml/g；所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管；
(2)将步骤(1)所得预处理的碳纳米管加入到溶剂氯化亚砜中，以N,N-二甲基甲酰胺为催化剂，在100～180℃下反应24～72h，反应结束后，所得反应混合液B经离心，得到的沉淀物B用四氢呋喃洗涤，真空干燥后得到改性后的碳纳米管；所述的N,N-二甲基甲酰胺与所述的溶剂氯化亚砜的体积比为1:40～80，所述的溶剂氯化亚砜的加入量以所述的预处理的碳纳米管的质量来计为100～300ml/g；
(3)将步骤(2)所得改性后的碳纳米管加入到甲苯中，超声分散30min～4h后，加入有机硅烷，在100～180℃下反应24～48h，所得反应混合液C经离心后，所得沉淀物C用N,N-二甲基甲酰胺和甲醇洗涤，真空干燥后得到接枝有机硅烷的碳纳米管；所述的改性后的碳纳米管与所述的有机硅烷的质量比为1:100～300，所述甲苯的加入量以所述的改性后的碳纳米管的质量计为40～80ml/g；
(4)将高分子膜材料溶于有机溶剂A中，搅拌均匀静置去泡后得到铸膜液，将所述的铸膜液浇铸在玻璃板上，在25℃～30℃下，用刮刀刮至成膜，将成型膜用去离子清洗后置于去离子中浸泡24h，除去残留的有机溶剂A，得到多孔有机滤膜；所述的有机溶剂A的加入量以所述的有机膜材料的质量计为4～10ml/g；
(5)将多元胺单体配置成质量分数为0.5％～5.0％多元胺的水溶液，芳香酰氯单体溶于有机溶剂B中并加入步骤(3)所述的接枝有机硅烷的碳纳米管得到油相混合溶液；将所述的多元胺的水溶液均匀滴加在步骤(4)所述的多孔有机滤膜上表面上，静置1～10min后将多余的多元胺的水溶液除去后,再将所述的油相混合溶液均匀滴加在所述的经多元胺的水溶液处理后的多孔有机滤膜上表面上，静置30s～5min后将多余的油相混合溶液除去，所得产物在空气中阴干1～10min，经漂洗后，置于去离子水中浸泡1～3天，得到接枝有机硅烷碳纳米管嵌入聚酰胺活性层的的纳米复合正渗透膜；所述的有机溶剂B的加入量以所述的芳香酰氯单体的加入量计为100～1000ml/g；所述接枝有机硅烷碳纳米管的质量以有机溶剂B的体积计为0.0001～0.01g/ml；所述的多元胺的水溶液的加入量以所述的多孔有机滤膜的面积来计为0.06～0.2ml/cm2；所述的油相混合溶液的加入量以所述的多孔有机滤膜的面积来计为0.06～0.2ml/cm2。
2.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳纳米管的长5～20μm，直径10～50nm。
3.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的有机硅烷为γ―氨丙基三乙氧基硅烷或γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的高分子膜材料为聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈或纤维素。
5.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的有机溶剂A为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种任意比例的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的多元胺为哌嗪或1,3-环己二胺。
7.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的多元酰氯为氯甲酸五氯苯酯、5-氧甲酰氯-异酞酰氯或均苯三甲酰氯。
8.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的有机溶剂B为正己烷或ISOPAR-G。
9.根据权利要求1所述的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的漂洗过程为：用所述的有机溶剂B冲洗所得产物的表面，然后在室温下用去离子水中漂洗5～30min，除去产物表面残留的溶剂。
10.一种按照权利要求1所述的方法制得的接枝有机硅烷的碳纳米管嵌入聚酰胺分离层的纳米复合正渗透膜在水处理方面的应用。
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