CN108114614A - 一种含zsm-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法 - Google Patents

一种含zsm-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含ZSM‑5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法。本发明具体操作如下：由支撑层(常为超滤膜)通过多元胺水和多元酰氯相互作用形成聚酰胺功能层，在聚酰胺功能层中掺杂具有疏水孔道的ZSM‑5沸石，制备出含有高通量复合功能层的反渗透膜。本发明的优势：ZSM‑5沸石通过分散在有机相的方式掺杂到聚酰胺分离层中，解决了界面聚合中大部分纳米粒子添加在水相容易被打乱其有序排列和分布不均匀的问题；ZSM‑5沸石可以在正己烷等常见有机试剂中可以良好分散，解决了大部分纳米粒子不能在有机溶剂中分散的问题；ZSM‑5沸石具有疏水性的孔道，水分子可以无阻力的通过，在聚酰胺分离层中掺杂ZSM‑5沸石为反渗透膜提供水通道，可以大幅度提高水通量。

Description

一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法
技术领域
本发明属于分离膜材料制造领域，具体为一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透技术是利用压力驱动实现溶质和溶剂分离的高端水处理技术，平均孔径小于1nm，可有效去除水中的离子和小分子有机物等，与其他分离技术相比具有分离过程无相变、选择性能高和高效节能等优点，广泛应用于饮用水净化、锅炉补给水、医药、食品、苦咸水脱盐以及工业废水处理等多个领域。
大多数反渗透商品膜是有机高分子复合膜，即在超滤膜支撑层上复合一层超薄致密的分离层，如聚酰胺。聚酰胺具有良好的稳定性、亲水性和机械强度，同时还耐高温、强碱和有机溶剂。反渗透膜的聚酰胺分离层选用芳香多元胺和芳香多元酰氯在超滤膜支撑层表面界面聚合反应生成，具备高交联度和较低自由体积，因此表现出良好的选择性，但水通量较低。
现有大量的研究表明在聚酰胺中添加无机纳米粒子可以解决水通量低的问题，已报道的有将二氧化硅、碳纳米管、氧化石墨烯和分子筛等添加到界面聚合的水相或有机相中。如王丽(介孔SiO2/聚酰胺反渗透复合膜的制备[D].中国海洋大学，2010)等通过将介孔SiO2添加到反渗透聚酰胺分离层中明显提高了反渗透膜通量。
大部分粒子在正己烷、环己烷等有机溶剂中难以分散，易发生聚集；在水溶液中容易分散，但在去除支撑层表面多余水溶液时容易产生打乱孔道或片层的有序排列和粒子分布不均匀的问题。
ZSM-5沸石是一种含有机胺阳离子的新型沸石分子筛，属中孔沸石，具有较高的硅铝比，其孔道大小可调控。ZSM-5沸石具有疏水性，相比以上提到的几种纳米粒子，ZSM-5沸石可以很好的分散到有机溶剂中。将ZSM-5沸石应用到水溶液分离时，疏水孔道内壁不会和水形成氢键作用力，所以其纳米级疏水孔道可以为水分子提供无阻力水通道。ZSM-5沸石还具有良好的热稳定性和耐酸性，它能耐1200℃高温和耐除氢氟酸外的各种酸。“CN104888618 A”一种在稀合成液中制备高性能B-ZSM-5分子筛膜的方法，采用两步涂晶法将大小晶种引入多孔载体表面，再和晶化母液混合进行水热合成反应来制备分子筛膜用于回收乙醇；与之类似的还有“CN105311972 A”一种合成亲水性ZSM-5沸石分子筛膜的方法，对ZSM-5沸石进行亲水性改性后将晶种引入多孔载体表面，随后与合成液通过微波加热合成用于有机溶剂脱水的分子筛膜。这两种方法都是通过在多孔载体上引入晶种后与合成液高温反应，操作复杂，设备成本高，不利于规模化生产。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法。
本发明技术方案如下：
一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜，其特征在于，所述高通量复合反渗透膜由无纺布、聚合物支撑层和聚酰胺功能层组成，所述聚酰胺功能层中掺杂具有疏水孔道的ZSM-5沸石纳米颗粒。具体制备方法包括以下步骤：
1.对ZSM-5沸石进行球磨，加水超声搅拌均匀，离心后去除上清液，剩余部分在50℃条件下充分干燥后研磨备用；
2.配制一定浓度的二元及二元以上的多元胺水溶液和多元酰氯有机溶液；
3.将步骤1所述的充分干燥后的ZSM-5沸石纳米颗粒加入步骤2所述的多元酰氯有机溶液中，超声分散均匀后备用；
4.将多孔超滤膜浸泡在步骤2所述的多元胺水溶液中，一段时间后取出，去除表面多余的水溶液；
5.经过步骤4处理后的多孔超滤膜浸泡在步骤3所述的含ZSM-5沸石纳米颗粒的多元酰氯有机溶液中，反应一段时间后取出，去除表面多余的有机溶液；
6.经过步骤5处理后的复合膜再经过热处理、水洗后即得到含ZSM-5沸石的大通量复合反渗透膜。
7.上述ZSM-5沸石纳米颗粒孔径约为0.5nm，ZSM-5沸石有机溶液的浓度为：0.1％-10％；
8.上述多元胺选自邻苯二胺、间苯二胺或对苯二胺中的一种或几种的混合物，多元酰氯选自均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯中的一种或多种的混合物。
与现有技术相比，本发明所述一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法具有以下特点：
1.ZSM-5沸石通过分散在有机相的方式掺杂到聚酰胺分离层中，解决了界面聚合中大部分纳米粒子添加在水相容易被打乱其有序排列和分布不均匀的问题；
2.ZSM-5沸石可以在正己烷等常见有机试剂中可以良好分散，解决了大部分纳米粒子不能在有机溶剂中分散的问题；
3.ZSM-5沸石具有疏水性的孔道，水分子可以无阻力的通过，在聚酰胺分离层中掺杂ZSM-5沸石为反渗透膜提供水通道，可以大幅度提高水通量；
4.ZSM-5具有独特的耐酸性和物理选择性，因此该ZSM-5沸石改性的复合反渗透膜可以应用于酸性有机溶液脱水过程。
具体实施方式
下面对本发明的实施作具体说明，本发明所保护的范围包括但不限于以下描述的实施例。
选用截留分子量为8000Da的聚醚砜超滤膜作为支撑层，用去离子水充分清洗后静置自然干燥备用，对ZSM-5沸石进行球磨，加水超声分散均匀，离心后去除上清液，剩余部分在烘箱中50℃充分干燥12h研磨备用。
1.配制0.05-5％(w/v)的邻苯二胺、间苯二胺或对苯二胺中的一种或几种多元胺混合溶液，配制0.05-0.5％(w/v)的均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯中的一种或多种混合正己烷有机溶液；
2.将充分干燥后的ZSM-5沸石纳米颗粒加入步骤1所述的多元酰氯有机溶液中，超声分散均匀后备用；
3.将多孔超滤膜浸泡在步骤1所述的多元胺水溶液中，1-5min后取出，去除表面多余的水溶液；
4.经过步骤3处理后的多孔超滤膜浸泡在步骤2所述的含ZSM-5沸石纳米颗粒的多元酰氯有机溶液中，10-120s后取出，去除表面多余的有机溶液；
5.经过步骤4处理后的复合膜再经过40-80℃热处理1-10min、水洗后得到含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜。
对按上述方法制备的复合反渗透膜进行盐溶液的通量截留测试：
通过错流渗透实验对反渗透膜的水通量和盐截留率进行测试，测试液为1000ppm的氯化钠水溶液，水溶液pH值为6.8，操作压力为225psi，操作温度为25℃。
通量L/(m2·h)＝V/(S·t)
其中，V为渗透液体积；S为膜有效面积；t为测试时间。
截留率(％)＝((A-B)/A)×100％
其中，A为原液的电导率值；B为渗透液的电导率值。
测试结果：
实施例1-4
以上是本发明的实施方式。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离基本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法，所述高通量复合反渗透膜由无纺布、聚合物支撑层和聚酰胺功能层组成，所述聚酰胺功能层中掺杂具有疏水孔道的ZSM-5沸石纳米颗粒。其制备方法具体包括以下步骤：
(1)对ZSM-5沸石进行球磨，加水超声分散均匀，离心后去除上清液，剩余部分在50℃条件下充分干燥后研磨备用；
(2)配制一定浓度的二元及二元以上的多元胺水溶液和多元酰氯有机溶液；
(3)将步骤(1)所述的充分干燥后的ZSM-5沸石纳米颗粒加入步骤(2)所述的多元酰氯有机溶液中，超声分散均匀后备用；
(4)将多孔超滤膜浸泡在步骤(2)所述的多元胺水溶液中，一段时间后取出，去除表面多余的水溶液；
(5)经过步骤(4)处理后的多孔超滤膜浸泡在步骤(3)所述的含ZSM-5沸石纳米颗粒的多元酰氯有机溶液中，反应一段时间后取出，去除表面多余的有机溶液；
(6)经过步骤(5)处理后的复合膜再经过热处理、水洗后即得到含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的聚合物支撑层，其特征在于：聚合物可以是聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈等，截留分子量为5000-100000Da；
3.根据权利要求1所述的含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法，其特征在于：多元胺水溶液浓度为0.05-5％(w/v)，多元酰氯有机溶液浓度为0.05-0.5％(w/v)；
4.根据权利要求1所述的含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法，其特征在于：ZSM-5沸石纳米颗粒孔径约为0.5nm，ZSM-5沸石有机溶液的浓度为0.1％-10％；
5.根据权利要求1所述的含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法，其特征在于：聚合物支撑层浸入水溶液的时间为1-5min，浸入有机溶液的时间为10-120s；
6.根据权利要求1所述的含ZSM-5沸石的高通量复合反渗透膜及其制备方法，其特征在于：热处理温度为40-80℃，热处理时间为1-10min。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109499397A (zh) * 2018-12-13 2019-03-22 天津工业大学 一种改性纳米复合膜及其制备方法和应用
CN110917895A (zh) * 2019-12-30 2020-03-27 南京公诚节能新材料研究院有限公司 一种含石墨烯微片的直饮水处理膜及其制备方法
CN113856492A (zh) * 2021-10-26 2021-12-31 泰州九润环保科技有限公司 一种分子筛掺杂多孔支撑层的聚酰胺反渗透膜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014500131A (ja) * 2010-09-30 2014-01-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ カーボンナノチューブを組み込んだ複合薄膜
CN106178996A (zh) * 2016-08-03 2016-12-07 中国科学院城市环境研究所 一种超疏水纳米粒子‑聚酰胺纳米复合反渗透膜及其制备方法
CN107174982A (zh) * 2017-07-18 2017-09-19 宁波日新恒力科技有限公司 一种含八乙烯基poss的反渗透复合膜的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014500131A (ja) * 2010-09-30 2014-01-09 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ カーボンナノチューブを組み込んだ複合薄膜
CN106178996A (zh) * 2016-08-03 2016-12-07 中国科学院城市环境研究所 一种超疏水纳米粒子‑聚酰胺纳米复合反渗透膜及其制备方法
CN107174982A (zh) * 2017-07-18 2017-09-19 宁波日新恒力科技有限公司 一种含八乙烯基poss的反渗透复合膜的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王兴华，王薇: "《界面聚合法制备复合膜中的改性研究》", 《高分子通报》 *
瞿新营: "《基于纳米分子筛的界面聚合反渗透膜制备与性能研究》", 《中国优秀博硕士学位论文数据库（博士） 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109499397A (zh) * 2018-12-13 2019-03-22 天津工业大学 一种改性纳米复合膜及其制备方法和应用
CN110917895A (zh) * 2019-12-30 2020-03-27 南京公诚节能新材料研究院有限公司 一种含石墨烯微片的直饮水处理膜及其制备方法
CN113856492A (zh) * 2021-10-26 2021-12-31 泰州九润环保科技有限公司 一种分子筛掺杂多孔支撑层的聚酰胺反渗透膜

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