CN113694726A - 一种去除模拟放射性废水中核素钴的纳滤膜的制备方法和应用 - Google Patents

一种去除模拟放射性废水中核素钴的纳滤膜的制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种去除模拟放射性废水中核素钴的纳滤膜的制备方法和应用。本发明首先将哌嗪和碳纳米管配制成水相溶液，将均苯三甲酰氯溶解于正己烷中配制成有机相溶液，然后将超滤基膜分别放入水相溶液和有机相溶液中进行界面聚合反应，制备改性纳滤膜。本发明的纳滤膜具有良好的水通量和多价离子截留率，制备过程操作简单，原料价廉易得，具有广泛的应用前景。

Description

一种去除模拟放射性废水中核素钴的纳滤膜的制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及膜制备和膜分离技术领域，具体涉及一种去除模拟放射性废水中核素钴的纳滤膜的制备方法和应用。
背景技术
随着经济和科技的快速发展，全球能源供需关系总体紧张，人类在不久的将来可能面临能源短缺问题。在这种情况下，核能应用可作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施。然而，核能虽是最具希望的未来能源之一，但会带来一定的副作用，不管是核电站正常运行过程中核反应和放射性原料的使用，还是发生核事故都会产生大量的含放射性核素铯的废水，这些废水会对生物体、自然资源以及环境造成危害。因此，人们对如何高效处理放射性废水的关注与日俱增。
目前，膜分离技术在处理放射性废水方面展现出巨大的潜力，纳滤膜已被研究用于模拟核放射性废水的处理，但实际研究的膜大多都是商用纳滤膜，改性纳滤膜研究较少。此外，将具有特殊结构的碳纳米管添加到水相溶液中，在不影响截留率的前提下，可以提高改性纳滤膜的水通量。本专利发明了一种改性纳滤膜来有效截留放射性废水中的核素钴。
发明内容
本发明的目的在于提出一种操作简单、绿色环保的制备改性纳滤膜的方法，并去除模拟放射性废水中的核素钴。
本发明第一方面提供改性纳滤膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡48h；
(2)配制水相溶液：向去离子水中依次加入0-2wt％的水相单体，0-0.5wt％的碳纳米管，并将其分散均匀；
(3)配制有机相溶液：将0-1wt％的均苯三甲酰氯溶解于一种或几种有机溶剂中，并将其分散均匀；
(4)界面聚合过程：将超滤基膜在水相溶液中浸没2-10min，取出去除表面水分，然后浸没到有机相溶液中0.5-2min，最后保存在去离子水中；
(5)热处理：步骤(4)所得到的膜经过热处理，热处理温度为60-100℃，处理时间为2-10min，得到所述的改性纳滤膜；
优选地，步骤(2)中所述水相单体为哌嗪，浓度为0.5wt％；
优选地，步骤(2)中所述的碳纳米管的浓度为0.1wt％
优选地，步骤(3)中所述有机溶剂为正己烷或环己烷；
本发明第二方面提供一种所述的改性纳滤膜的应用，即所述改性纳滤膜作为含多价离子放射性废水的处理膜使用；
所述多价离子主要有氯化镁、氯化钴。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明在改性纳滤膜制备过程中添加碳纳米管，利用其特殊结构改变纳滤膜内部结构，进一步增强纳滤膜水通量；
(2)本发明纳滤膜具有良好的水通量和多价离子截留率；
(3)本发明纳滤膜的制备操作简单，原料价廉易得，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用材料，试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡48h；
称取0.5g的哌嗪，加去离子水100g，对其充分搅拌2h，作为水相溶液；
称取0.1g均苯三甲酰氯，溶解于100g正己烷中，充分搅拌2h，作为有机相溶液；
将浸泡在去离子水中的超滤膜去除表面水分后，先在水相溶液中浸没3min，然后在有机相溶液中浸没1min，取出后在80℃下热处理5min，将其保存在去离子水中24h后测量其水通量和多价离子截留率，通量为8.51L·m-2·h-1·bar-1，氯化钴的截留率为98.59％。
实施例2
将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡48h；
称取0.5g的哌嗪，加去离子水100g，对其充分搅拌2h，作为水相溶液；
称取0.15g均苯三甲酰氯，溶解于100g正己烷中，充分搅拌2h，作为有机相溶液；
将浸泡在去离子水中的超滤膜去除表面水分后，先在水相溶液中浸没3min，然后在有机相溶液中浸没1min，取出后在80℃下热处理5min，将其保存在去离子水中24h后测量其水通量和多价离子截留率，通量为8.26L·m-2·h-1·bar-1，氯化钴的截留率为98.87％。
实施例3
将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡48h；
称取0.5g的哌嗪、0.05g碳纳米管，加去离子水100g，对其充分搅拌2h，作为水相溶液；
称取0.15g均苯三甲酰氯，溶解于100g正己烷中，充分搅拌2h，作为有机相溶液；
将浸泡在去离子水中的超滤膜去除表面水分后，先在水相溶液中浸没3min，然后在有机相溶液中浸没1min，取出后在80℃下热处理5min，将其保存在去离子水中24h后测量其水通量和多价离子截留率，通量为10.12L·m-2·h-1·bar-1，氯化钴的截留率为98.45％。
实施例4
将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡48h；
称取0.5g的哌嗪、0.1g碳纳米管，加去离子水100g，对其充分搅拌2h，作为水相溶液；
称取0.15g均苯三甲酰氯，溶解于100g正己烷中，充分搅拌2h，作为有机相溶液；
将浸泡在去离子水中的超滤膜去除表面水分后，先在水相溶液中浸没3min，然后在有机相溶液中浸没1min，取出后在80℃下热处理5min，将其保存在去离子水中24h后测量其水通量和多价离子截留率，通量为10.89L·m-2·h-1·bar-1，氯化钴的截留率为98.32％。

Claims (6)

1.一种改性纳滤膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将超滤膜裁剪后在去离子水中浸泡；
(2)配制水相溶液：向去离子水中依次加入0-2wt％的水相单体，0-0.5wt％的碳纳米管，并将其分散均匀；
(3)配制有机相溶液：将0.1-0.5wt％的均苯三甲酰氯溶解于一种或几种有机溶剂中，并将其分散均匀；
(4)界面聚合过程：将超滤基膜在水相溶液中浸没2-10min，取出去除表面水分，然后浸没到有机相溶液中0.5-2min，最后保存在去离子水中；
(5)热处理：步骤(4)所得到的膜经过热处理，热处理温度为60-100℃，处理时间为2-10min，得到所述的改性纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的水相单体为哌嗪，浓度为0-2wt％。
3.根据权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米管浓度为0.1wt％。
4.根据权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为正己烷或环己烷。
5.一种权利要求1所述的改性纳滤膜的应用，其特征在于，所述改性纳滤膜作为含多价离子放射性废水的处理膜使用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的多价离子主要有氯化镁、氯化钴。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101039798A (zh) * 2004-10-06 2007-09-19 纽约州立大学研究基金会 高通量及低污垢过滤介质
CN105209160A (zh) * 2013-04-08 2015-12-30 韩国水资源公社 用于海水淡化的分离膜及其制造方法
CN110449041A (zh) * 2019-08-16 2019-11-15 河海大学 一种羧基功能化单壁碳纳米管改性聚哌嗪酰胺纳滤膜及其制备方法

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