CN110052169B - 一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，包括以下步骤：(1)制备磁性碳纳米管；(2)设置平行磁场；(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层；(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列；(5)制备聚酰胺层。本发明提供了一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，该方法在反渗透膜的支撑层中加入磁性碳纳米管，并使用平行磁场对磁性碳纳米管做定向排列，磁性碳纳米管突出聚酰胺层表面。该方法可以大幅度提高到支撑层中碳纳米管的利用率，并在保持反渗透膜截留率的前提下，提高反渗透膜的水通量。

Description

一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法。
背景技术
反渗透膜技术因其对环境友好和节约能源而被广泛认可，并且应用于海水淡化和工业水净化。在石油和天然气工业中，由反渗透膜获得的低盐水广泛用于近海钻井，以提高砂岩储层的采收率。典型的反渗透膜是一种复合结构，包括一层致密的聚酰胺层、一层多孔聚合物支撑层和一层织物支撑层。一般情况下，聚酰胺层的总厚度约为200-500纳米，多孔聚合物层的厚度为50-100μm，多孔聚合物层为膜处理和操作提供机械支持。
与蒸馏、超滤、纳滤和正渗透膜技术相比，反渗透膜技术有着难以超越的优点。第一，反渗透膜对水中溶质具有很高的截留率(>90％)，可以获得非常纯净的淡水，并且水通量可以通过调节压力控制；第二，反渗透膜的装置结构简单，可以大规模安装使用，一次安装后可以长期稳定使用。但是，反渗透膜装置在使用过程中需要提供较高的压力(1MPa以上)，长期使用累积的耗电量也非常大。目前，越来越多的研究者努力在保证反渗透膜截留率的前提下，不断提高反渗透膜的水通量。最常用的方法是：使用添加剂改变反渗透膜的孔隙率、优化水分子通过反渗透膜的路径和对反渗透膜进行化学处理改性。
公开号为CN101791522A的中国专利申请中公开了一种碳纳米管对反渗透膜改性的方法。通过在间苯二胺溶液或者均苯三甲酰氯溶液中加入碳纳米管，使得最后制得的聚酰胺层中有部分的碳纳米管，但是该方法制得的聚酰胺层中只含有溶液中少量的碳纳米管，不仅会造成碳纳米管的浪费，而且碳纳米管在聚酰胺层中杂乱分布，只有部分碳纳米管可以起到增加水通量的作用。
从现有研究来看，反渗透膜的聚酰胺层对水的阻力最大，通过降低水分子通过聚酰胺层的阻力，就可以提高反渗透膜的水通量，直接将碳纳米管混入聚酰胺层会造成碳纳米管的浪费，对水通量的提高效果很差，如何提高对碳纳米管的利用率和制备取向一致的碳纳米管是一项急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，在保证反渗透膜截留率的前提下，能够提高其水通量。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，包括以下步骤：
(1)将碳纳米管在pH为1-3的酸性水溶液中分散，再加入一定量的按照一定比例混合的二价铁离子盐和三价铁离子盐，调节溶液pH在9-13之间，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，分离所述共沉淀物并脱水干燥，得到磁性碳纳米管；
(2)将两个形状大小完全一样的磁铁，上下相对间隔放置，并使相对的两面磁极相反，得到的两个磁铁中间的空隙为平行磁场；
(3)将制备反渗透膜支撑层的聚合物溶于有机溶剂中，并加入致孔剂，再加入一定量所述步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在一定温度下搅拌至聚合物和致孔剂完全溶解得到有机混合物铸膜液，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全后在平板上刮出一定厚度的铸膜液，得到表面覆盖有铸膜液的平板A；
(4)将所述步骤(3)得到的平板A放入所述步骤(2)的平行磁场中静置，控制平板A与平行磁场的磁铁之间保持一定距离，在保持平板A在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)使用一定质量分数的间苯二胺的水溶液浸没所述步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面，然后将反渗透膜支撑层取出，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入含有1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，使反渗透膜支撑层致密面表面覆盖聚酰胺层，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
所述步骤(1)中，二价铁离子盐和三价铁离子盐可在不含氧气和二氧化碳的气氛中混合，也可以在空气中进行混合。
本发明的改性方法，在反渗透膜的支撑层中加入磁性碳纳米管，并使用平行磁场对磁性碳纳米管做定向排列，磁性碳纳米管的方向与反渗透膜的空隙平行并且碳纳米管突出聚酰胺层，可以允许水分子以磁性碳纳米管为通道直接通过聚酰胺层，降低了水分子通过反渗透膜的阻力，碳纳米管具有优秀的物理和化学的性能，其自身结构作为水分子穿过反渗透膜的通道，并阻止水中的溶质，极大的提高了反渗透膜的水通量。本发明的改性方法可以大幅度提高支撑层中碳纳米管的利用率，使制得的反渗透膜在保持反渗透膜截留率的前提下，提高反渗透膜的水通量。
优选地，所述步骤(1)中，碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种，所述碳纳米管的长度为50-500nm、内径为1-6nm、外径为1-30nm。
优选地，所述步骤(1)中，二价铁离子的物质的量与碳纳米管的质量比为0.01-0.03:1(mol/g)；二价铁离子和三价铁离子的摩尔比为1:1.5-3，二价铁离子盐为硫酸亚铁、四水合氯化亚铁和六水合硫酸亚铁铵中的至少一种，三价铁离子盐为六水合氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的至少一种。
优选地，所述步骤(2)中，磁铁表面磁感应强度为0.01-0.50T，两个磁铁之间的空隙距离为1-2cm。
优选地，所述步骤(3)中，制备反渗透膜支撑层的聚合物在有机溶剂、聚合物和致孔剂的混合物中的质量分数为10％-20％；致孔剂在有机溶剂、聚合物和致孔剂的混合物中的质量分数为0.1％-0.5％，搅拌温度为20-80℃，制备反渗透膜支撑层的聚合物为聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯和聚丙烯腈中的任意一种；有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和1-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种；致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、二氧化硅和氯化锌中的任意一种。
本发明中，控制聚合物的质量分数为10％-20％，保证了支撑层的强度，控制致孔剂的质量分数为0.1％-0.5％，使制得的支撑层的空隙保持在一个合适的范围，致孔剂的量太少会使致孔效果不好，致孔剂的量太多会导致空隙太大，不利于聚酰胺陈的稳定。
优选地，所述步骤(3)中，加入磁性碳纳米管的质量为有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量的0.01％-2％。
本发明中，控制加入的磁性碳纳米管的质量分数为0.01％-2％，极大的提高了碳纳米管的利用率，提高了反渗透膜的水通量。
优选地，所述步骤(4)中，将平板A放入平行磁场前还包括以下步骤：先将一块与所述步骤(3)得到的平板A面积一样的磁铁A放于平板A覆盖有铸膜液一侧的上方，静置，将磁性碳纳米管诱导至平板A的表面，再将磁性碳纳米管诱导至表面的平板A放置于平行磁场中；磁铁A位于平板A的上方1-2cm处，磁铁A的表面磁感应强度为0.01-0.50T。
本发明中，在进入平行磁场之前，先采用磁铁对铸膜液中的磁性碳纳米管进行诱导，使其移动至平板A的表面，进一步保证了制得反渗透膜中的磁性碳纳米管突出聚酰胺层。
优选地，所述步骤(4)中，平板A上表面距离上方磁铁的下表面的距离为空隙间距的60％-90％，反渗透膜支撑层的厚度为30-200μm。
本发明中，控制平板A上表面距离上方磁铁的下表面的距离为空隙间距的60％-90％，在使磁性碳纳米管定向排列的前提下，也能保证磁性碳纳米管位于支撑层的表面并突出反渗透膜的聚酰胺层。
优选地，所述步骤(5)中，间苯二胺的水溶液中间苯二胺的质量分数为0.5％-5％；正庚烷溶液中的1,3,5-均苯三甲酰氯的质量与正庚烷的体积比为0.01％-2％(g/L)。
优选地，所述步骤(5)中，磁性碳纳米管修饰的反渗透膜中的磁性碳纳米管突出聚酰胺层的表面。
本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，在反渗透膜的支撑层中加入磁性碳纳米管，并使用平行磁场对磁性碳纳米管做定向排列，磁性碳纳米管的方向与反渗透膜的空隙平行并且碳纳米管突出聚酰胺层，可以允许水分子以磁性碳纳米管为通道直接通过聚酰胺层，降低了水分子通过反渗透膜的阻力，碳纳米管具有优秀的物理和化学的性能，以其自身结构作为水分子穿过反渗透膜的通道，并阻止水中的溶质，极大的提高了反渗透膜的水通量。本发明的改性方法可以大幅度提高支撑层中碳纳米管的利用率，使制得的反渗透膜在保持反渗透膜截留率的前提下，提高反渗透膜的水通量。
附图说明
图1为本发明的反渗透膜表面形态SEM图；
图2为本发明的平行磁场的结构示意图；
图3为本发明的磁性碳纳米管的TEM图；
图4为本发明的磁性碳纳米管在反渗透膜中的分布的TEM图(12000倍)；
图5为本发明的磁性碳纳米管在反渗透膜中的分布的TEM图(100000倍)；
图6为本发明的磁性碳纳米管和碳纳米管的XRD衍射图谱。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝1.5的酸性水溶液中，并放入超声中分散30分钟，然后加入0.005mol四水合氯化亚铁和0.01mol六水合三氯化铁，在通有氮气的容器中混合，然后加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为10.5，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在100℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层，并将磁性碳纳米管诱导到支撑层表面：将13.17g聚砜溶于59.66g的1-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入0.366g聚乙烯吡咯烷酮，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.7％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在50℃条件下搅拌5小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液，将一块与平板面积一样的磁铁放于距离平板1cm的上方，静置1分钟；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置2分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为2％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面2分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.1(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入1分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
检测反渗透膜性能地两个给关键指标是反渗透膜的水通量(Jw)和对盐的截留率(Rs)。
其中反渗透膜的水通量(Jw)为：
Figure BDA0002039903590000051
其中，A是反渗透膜与溶液的有效接触面积，T是反渗透膜工作的时间。
其中反渗透膜对盐的截留率(Rs)为：
Figure BDA0002039903590000061
其中，Cp是经过反渗透膜过滤得到的水的电导率，Cf是需要反渗透膜处理的溶液的电导率。
对实施例中的反渗透膜检测的方法是：使用2g/L的氯化钠溶液作为待反渗透膜处理的盐溶液，在1MPa的压力下，使氯化钠溶液经过反渗透膜，收集通过反渗透膜得到的水，称其质量并测试其电导，即可得到反渗透膜的水通量和对盐的截留率。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为1800g/m2·h，对盐的截留率为95％。
实施例2
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝1.0的酸性水溶液中，并放入超声中分散40分钟，然后加入0.005mol六水合氯酸亚铁铵和0.01mol硝酸铁，在通有氮气的容器中混合，然后加入0.5mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为10.0，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在110℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1.2cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层，并将磁性碳纳米管诱导到支撑层的表面：将9.00g聚砜溶于60g的1-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.6％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在55℃条件下搅拌5小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液，将一块与平板面积一样的磁铁放于距离平板2cm的上方，静置1分钟；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置3分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为3％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面1.5分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.09(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入1分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为1706g/m2·h，对盐的截留率为96.3％。
实施例3
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝1.6的酸性水溶液中，并放入超声中分散45分钟，然后加入0.005mol四水合氯化亚铁和0.01mol硫酸铁，通有氮气的容器中混合，然后加入0.6mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为11.0，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在120℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1.3cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层：将9.6g聚砜溶于60g的N,N-二甲基甲酰胺中，并加入0.29g二氧化硅，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.4％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在60℃条件下搅拌4小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置4分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为2.5％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面2分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.15(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入1分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为1300g/m2·h，对盐的截留率为97％。
实施例4
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝2.0的酸性水溶液中，并放入超声中分散50分钟，然后加入0.005mol硫酸亚铁和0.01mol六水合三氯化铁，在空气中混合，然后加入0.6mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为10.3，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在90℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1.5cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层：将9.6g聚砜溶于60g的1-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入0.25g聚乙二醇，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.5％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在55℃条件下搅拌6小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置5分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为4％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面1分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.12(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入1分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为1594g/m2·h，对盐的截留率为94％。
实施例5
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝2.5的酸性水溶液中，并放入超声中分散55分钟，然后加入0.005mol四水合氯化亚铁和0.01mol六水合三氯化铁，通有氮气的容器中混合，然后加入0.6mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为12，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在90℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1.6cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层：将10g聚砜溶于71.43g的N,N-二甲基乙酰胺中，并加入0.25g氯化锌，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.3％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在60℃条件下搅拌5小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置6分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为1％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面3分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.2(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入0.5分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为965g/m2·h，对盐的截留率为97.5％。
实施例6
一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其具体方法包括如下步骤：
(1)制备磁性碳纳米管：将0.5g碳纳米管加入pH＝3的酸性水溶液中，并放入超声中分散60分钟，然后加入0.005mol四水合氯化亚铁和0.01mol六水合三氯化铁，通有氮气的容器中混合，然后加入0.6mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液pH为10.6，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，通过磁性物体吸附分离共沉淀物，将共沉淀物在115℃的条件下脱水干燥，即得到磁性碳纳米管；
(2)制造平行磁场：将两块形状大小一样、表面磁感应强度为0.15T的永磁铁正对放置，相对的两面磁极相反，中间空隙为1.7cm，中间空隙即为平行磁场；
(3)制备磁性碳纳米管修饰的反渗透膜支撑层：将11g聚砜溶于72.63g的1-甲基-2-吡咯烷酮中，并加入0.32g聚乙烯吡咯烷酮，然后加入占有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量分数为0.2％的步骤(1)得到的磁性碳纳米管，在70℃条件下搅拌7小时，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全，使用刮膜刀等方法在平板上刮出100μm厚度的铸膜液；
(4)平行磁场诱导磁性碳纳米管的平行排列：将步骤(3)的平板放入平行磁场中静置10分钟，在保持平板在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
(5)制备聚酰胺层：使用质量分数为5％间苯二胺的水溶液浸没步骤(4)所得到的反渗透膜支撑层的致密面0.5分钟，然后将反渗透膜支撑层取出，使用光滑的玻璃棒刮去表面液滴，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入0.1(g/L)％的1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，浸入2分钟，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜。
本实施例中得到的磁性碳纳米管改性的反渗透膜的水通量为693.7g/m2·h，对盐的截留率为98％。
图1为本发明的反渗透膜表面形态SEM图，从图中可以看出来，反渗透膜表面有典型的山脊-山谷状结构。
图2为本发明的平行磁场的结构示意图，从图中可以看出来，两个磁铁上下相对放置，中间的空隙内为平行磁场。
图3为本发明的磁性碳纳米管的TEM图，从图中可以看出来，四氧化三铁成功地依附在碳纳米管表面。
图4为本发明的磁性碳纳米管在反渗透膜中的分布的TEM图(12000倍)，从图中可以看出来，磁性碳纳米管突出聚酰胺层，大致垂直于反渗透膜排列。
图5为本发明的磁性碳纳米管在反渗透膜中的分布的TEM图(100000倍)，从图中可以看出来，碳纳米管突出了聚酰胺层。
图6为本发明的磁性碳纳米管和碳纳米管的XRD衍射图谱，从图中可以看出来，制备的碳纳米管和磁性碳纳米管具有正确的衍射峰(30.26°，35.60°，43.48°，53.70°，57.42°，63.12°)。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将碳纳米管在pH为1-3的酸性水溶液中分散，再加入一定量的按照一定比例混合的二价铁离子盐和三价铁离子盐，调节溶液pH在9-13之间，使二价铁离子、三价铁离子和碳纳米管形成共沉淀物，分离所述共沉淀物并脱水干燥，得到磁性碳纳米管；
（2）将两个形状大小完全一样的磁铁，上下相对间隔放置，并使相对的两面磁极相反，得到的两个磁铁中间的空隙为平行磁场；
（3）将制备反渗透膜支撑层的聚合物溶于有机溶剂中，并加入致孔剂，再加入一定量所述步骤（1）得到的磁性碳纳米管，在一定温度下搅拌至聚合物和致孔剂完全溶解得到有机混合物铸膜液，将得到的有机混合物铸膜液脱泡完全后在平板上刮出一定厚度的铸膜液，得到表面覆盖有铸膜液的平板A；
（4）将所述步骤（3）得到的平板A放入所述步骤（2）的平行磁场中静置，控制平板A与平行磁场的磁铁之间保持一定距离，在保持平板A在平行磁场中不动的情况下，通过浸没-沉淀相转化法使铸膜液固化形成反渗透膜支撑层；
（5）使用一定质量分数的间苯二胺的水溶液浸没所述步骤（4）所得到的反渗透膜支撑层的致密面，然后将反渗透膜支撑层取出，再将反渗透膜支撑层的致密面浸入含有1,3,5-均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，使反渗透膜支撑层致密面表面覆盖聚酰胺层，即得到磁性碳纳米管修饰的反渗透膜；
其中，所述步骤（4）中，将平板A放入平行磁场前还包括以下步骤：先将一块与所述步骤（3）得到的平板A面积一样的磁铁A放于平板A覆盖有铸膜液一侧的上方，静置，将磁性碳纳米管诱导至平板A的表面，再将磁性碳纳米管诱导至表面的平板A放置于平行磁场中；磁铁A位于平板A的上方1-2cm处，磁铁A的表面磁感应强度为0.01-0.50T；平板A上表面距离上方磁铁的下表面的距离为空隙间距的60%-90%，反渗透膜支撑层的厚度为30-200μm；
所述步骤（5）中，磁性碳纳米管修饰的反渗透膜中的磁性碳纳米管突出聚酰胺层的表面。
2.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，所述碳纳米管的长度为50-500nm、内径为1-6nm、外径为1-30nm。
3.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，二价铁离子的物质的量与碳纳米管的质量比为0.01-0.03:1（mol/g）；二价铁离子和三价铁离子的摩尔比为1:1.5-3，二价铁离子盐为硫酸亚铁、四水合氯化亚铁和六水合硫酸亚铁铵中的至少一种，三价铁离子盐为六水合氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，磁铁表面磁感应强度为0.01-0.50T，两个磁铁之间的空隙距离为1-2cm。
5.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，制备反渗透膜支撑层的聚合物在有机溶剂、聚合物和致孔剂的混合物中的质量分数为10%-20%；致孔剂在有机溶剂、聚合物和致孔剂的混合物中的质量分数为0.1%-0.5%，搅拌温度为20-80℃，制备反渗透膜支撑层的聚合物为聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯和聚丙烯腈中的任意一种；有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和1-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种；致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、二氧化硅和氯化锌中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，加入磁性碳纳米管的质量为有机溶剂、致孔剂和聚合物的总质量的0.01%-2%。
7.根据权利要求1所述的磁性碳纳米管对复合反渗透膜改性的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，间苯二胺的水溶液中间苯二胺的质量分数为0.5%-5%；正庚烷溶液中的1,3,5-均苯三甲酰氯的质量与正庚烷的体积比为0.01%-2%（g/L）。
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