CN114618331A - 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法 - Google Patents

一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114618331A
CN114618331A CN202210417415.3A CN202210417415A CN114618331A CN 114618331 A CN114618331 A CN 114618331A CN 202210417415 A CN202210417415 A CN 202210417415A CN 114618331 A CN114618331 A CN 114618331A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polysulfone
solution
phase solution
woven fabric
tppa
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210417415.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114618331B (zh
Inventor
胡超权
宋洋
李彪
李琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute filed Critical Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute
Priority to CN202210417415.3A priority Critical patent/CN114618331B/zh
Publication of CN114618331A publication Critical patent/CN114618331A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114618331B publication Critical patent/CN114618331B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法，制备方法包括：(1)将聚砜溶于有机溶剂中，而后将聚砜溶液涂于无纺布表面，然后浸入水中形成凝固相，得到支撑层；(2)将间苯二胺溶于水中，而后向其中加入表面活性剂及任选的TpPa‑1，然后调节pH值，得到水相溶液；(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任选的TpPa‑1，得到油相溶液；(4)将支撑层浸入水相溶液中，然后再浸入油相溶液中，烘干，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜；其中，所述水相溶液和/或油相溶液中分散有TpPa‑1。本发明的聚酰胺反渗透膜，在保证具有较高截留率的同时，还具有较高的水通量。

Description

一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法
技术领域
本发明属于反渗透膜技术领域，涉及一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法。
背景技术
地球上的海水资源十分丰富，但是其含盐高，无法直接饮用，因此，如何将海水转化为可饮用的淡水则成为了关键的问题。在所有海水淡化技术当中，反渗透膜技术由于其具有低能耗、设备花费较少等优势，是一种使用最为广泛的技术。
在反渗透膜技术中，膜材料作为其核心部件，决定了其性能强弱。目前，反渗透膜对一价盐离子的截留率已能达到99％，已完全能够满足脱盐的要求。但是，其通量还处于较低的水平，提高了相应的成本。鉴于此，研究工作者做了大量的探究，以期在维持较高截留率的同时，大幅提升其渗透通量。目前，对反渗透膜的改性工作主要聚焦在其聚酰胺分离层。
CN102553458A公开了一种大通量抗污染复合反渗透膜及其制备方法。该发明通过在现有的反渗透复合膜上涂覆一层多元醇溶液，使得醇与聚酰胺表面的羧基、氨基相互交联，这样可以弥补膜面缺陷，从而提升其通量。然而该发明提供的技术方案以牺牲部分截留率为代价。
通量和截留率是评价膜分离性能的两个重要参数。一般来说，增大孔径可以提高分离通量，同时导致截留率的降低；相反，更小的孔径对应高截留率和低通量，这就是膜分离领域众所周知的“Trade-off”效应。从现有的研究来看，通过对反渗透膜表面进行后处理的方法很难解决其通量与截留率之间的trade-off效应。从水分子以及盐离子的传质方面分析，可以将反渗透分为两个过程。水分子和盐离子的进孔过程，以及水分子和盐离子在孔内的传质过程。其中截留性能强弱主要取决于进孔过程，而孔内传质阻力大小则决定了通量的高低。鉴于此，如何减小粒子在孔内的传质阻力则成为了解决问题的关键。
因此，在本领域中，期望开发一种新型反渗透膜，减小水分子在反渗透膜中的传质阻力以提高通量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法。在本发明中，TpPa-1作为一种水稳定性高的共价有机框架，其不仅能在聚酰胺膜内形成规整的通道结构，而且其与聚酰胺的兼容性较强，本发明采用TpPa-1作为掺杂物制备得到的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜，在保证反渗透膜具有较高截留率的同时，还能大幅提升反渗透膜的水通量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将聚砜溶于有机溶剂中，搅拌，得到聚砜溶液，而后将聚砜溶液涂于无纺布表面，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入表面活性剂及任选的TpPa-1，然后加入碱性物质调节pH值，得到水相溶液；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任选的TpPa-1，超声震荡，得到油相溶液；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中，取出，而后去除残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中，取出，烘干，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜；
其中，所述水相溶液、油相溶液中的一种或两种分散有TpPa-1。
在本发明中，水相溶液中的间苯二胺和油相溶液中的均苯三甲酰氯通过界面聚合的方式形成聚酰胺膜，TpPa-1是一种水稳定性高的共价有机框架，通过在水相溶液和/或油相溶液中加入TpPa-1，TpPa-1能在聚酰胺膜内部形成规整的通道结构，而且其与聚酰胺的兼容性较好。本发明采用TpPa-1作为掺杂物制备得到的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜，在保证反渗透膜具有较高截留率的同时，还能大幅提升反渗透膜的水通量。
在本发明中，所述水相溶液、油相溶液中的一种或两种分散有TpPa-1，指的是水相溶液中分散有TpPa-1、油相溶液中分散有TpPa-1、或者水相溶液和油相溶液中都分散有TpPa-1。
优选地，步骤(1)所述将聚砜溶于有机溶剂之前，先将聚砜置于100℃～120℃(例如100℃、110℃或120℃等)的真空干燥箱中干燥10h～15h，例如10h、11h、12h、13h、14h或15h等。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺。
优选地，步骤(1)所述搅拌的温度为60℃～100℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等，搅拌的时间为3h～6h，例如3h、4h、5h或6h等。
优选地，步骤(1)所述聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为15％～20％，例如15％、16％、17％、18％、19％或20％等，优选为18％～19％。
作为本发明的优选技术方案，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度不能过大也不能过小，过大会导致膜表面过于粗糙，过小会导致膜的均一性较差，并且在18％～19％时，膜表面更加平整均一。
优选地，步骤(1)所述将聚砜溶液涂于无纺布表面的具体步骤为：通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为150μm～250μm，例如150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm或250μm等，优选为200μm。如果刮刀厚度过大，会导致膜的通量下降，如果刮刀厚度过小，会导致膜的截留率下降。
优选地，步骤(2)所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合，优选十二烷基硫酸钠。
优选地，步骤(2)所述碱性物质包括三乙胺。
优选地，步骤(2)所述水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为1.0％～3.0％，例如1.0％、1.5％、2.0％、2.5％或3.0％等。
优选地，步骤(2)所述水相溶液中，表面活性剂的质量百分浓度为0.5％～1.5％，例如0.5％、0.8％、1.0％、1.3％或1.5％等。
优选地，步骤(2)所述水相溶液中，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.10％，例如0％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.10％等，优选为0.03％～0.06％。
作为本发明的优选技术方案，步骤(2)所述水相溶液中，TpPa-1的质量百分浓度不宜过大也不宜过小，过大会导致TpPa-1团聚，发生堵孔行为，过小又会导致TpPa-1无法在膜内形成超快水通道，而在0.03％～0.06％时，TpPa-1可以在膜内形成大量超快水通道，从而提升了膜的通量。
优选地，步骤(2)所述调节pH值为将pH值调节至8～11，例如8、9、10或11等，优选为9～10。
优选地，步骤(3)所述油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.10％～0.30％，例如0.10％、0.15％、0.20％、0.25％或0.30％等，优选为0.20％～0.30％。
优选地，步骤(3)所述油相溶液中，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.10％，例如0％、0.01％、0.02％、0.03％、0.04％、0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％或0.10％等，优选为0％～0.01％。如果油相溶液中共价有机框架(TpPa-1)的质量百分浓度过高，会造成堵孔，从而导致膜的通量下降。
优选地，步骤(3)所述超声震荡的时间为0.5h～1.0h，例如0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h或1.0h等。
优选地，步骤(4)所述浸入水相溶液中的时间为1min～3min，例如1min、2min或3min等。
优选地，步骤(4)所述去除残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液的具体步骤为：用洁净吸水纸吸取聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液。
优选地，步骤(4)所述浸入油相溶液中的时间为1min～3min，例如1min、2min或3min等。
优选地，步骤(4)所述烘干的温度为60℃～140℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃等，优选为80℃～90℃。烘干温度过高或过低均会导致膜的trade-off效应。
优选地，步骤(4)所述烘干的时间为1min～3min，例如1min、2min或3min等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括：
(1)将干燥后的聚砜溶于有机溶剂中，在60℃～100℃下搅拌3h～6h，得到聚砜溶液，而后通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为200μm，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；其中，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为18％～19％；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入表面活性剂及任选的TpPa-1，然后加入碱性物质调节pH值至9～10，得到水相溶液；其中，水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为1.0％～3.0％，表面活性剂的质量百分浓度为0.5％～1.5％，TpPa-1的质量百分浓度为0.03％～0.06％；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任选的TpPa-1，超声震荡0.5h～1.0h，得到油相溶液；其中，油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.20％～0.30％，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.01％；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中保持1min～3min，取出，而后去除残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中1min～3min，取出，在60℃～140℃下烘干1min～3min，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜。
第二方面，本发明提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜，所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜采用如第一方面所述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
在本发明中，通过在水相溶液和/或油相溶液中加入TpPa-1，TpPa-1能在聚酰胺膜内部形成超快水通道，而且TpPa-1与聚酰胺的兼容性较好，使得制备的反渗透膜不易产生缺陷。本发明采用TpPa-1作为掺杂物制备得到的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜，在保证反渗透膜具有较高截留率(98.1％～99.1％)的同时，还能大幅提升反渗透膜的水通量(26.1～41.8L/(m2·h))。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将聚砜置于120℃真空干燥箱中放置12h，然后将干燥后的聚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃下搅拌5h，得到无气泡的混合均匀的聚砜溶液，而后通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为200μm，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；其中，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为18％；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入十二烷基磺酸钠及TpPa-1，然后加入三乙胺调节pH值至9，得到水相溶液；其中，水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为2.0％，十二烷基磺酸钠的质量百分浓度为1.0％，TpPa-1的质量百分浓度为0.01％；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，超声震荡1.0h，得到油相溶液；其中，油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.20％；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中保持1min，取出，而后用洁净吸水纸吸取残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中1min，取出，置于烘箱中在90℃下烘干2min，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜。
对本实施例提供的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的膜性能进行表征，方法如下：将共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜置于本领域常规反渗透测试装置中，在25℃下测试2000ppm(质量浓度)的NaCl水溶液的分离性能。
纯水通量(即膜通量)计算公式为：F＝V/(S·t)，其中，F为膜的纯水通量(L/(m2·h))，V为透过液的体积(L)，S为膜的有效面积(m2)，t为测试时间(h)。
截留率的计算公式为：R(％)＝(1-σ1/σ2)*100，其中，R为截留率，σ1为透过液电导率，σ2为NaCl水溶液电导率。
本发明其他实施例和对比例提供的反渗透膜的膜性能表征方法同实施例1。
实施例2-6
除了对步骤(2)中表面活性剂的种类和/或TpPa-1的质量百分浓度进行调整之外，实施例2-6的其余操作同实施例1。
实施例1-6的步骤(2)中表面活性剂的种类和TpPa-1的质量百分浓度、以及实施例1-6提供的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的性能测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003605393660000081
由表1可以看出，水相溶液中，共价有机框架(TpPa-1)的质量百分浓度过高会造成堵孔，从而导致膜的通量下降，其含量过低，会导致无法形成超快水通道，也会在一定程度上导致膜的通量下降。
实施例7
在本实施例中提供一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将聚砜置于120℃真空干燥箱中放置12h，然后将干燥后的聚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃下搅拌5h，得到无气泡的混合均匀的聚砜溶液，而后通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为200μm，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；其中，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为18％；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入十二烷基硫酸钠及TpPa-1，然后加入三乙胺调节pH值至9，得到水相溶液；其中，水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为2.0％，十二烷基硫酸钠的质量百分浓度为1.0％，TpPa-1的质量百分浓度为0.03％；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入TpPa-1超声震荡1.0h，得到油相溶液；其中，油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.20％，TpPa-1的质量百分浓度为0.01％；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中保持1min，取出，而后用洁净吸水纸吸取残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中1min，取出，置于烘箱中在90℃下烘干2min，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜。
实施例8-9
除了对步骤(3)中TpPa-1的质量百分浓度进行调整之外，实施例8-9的其余操作同实施例7。
实施例7-9的步骤(3)中TpPa-1的质量百分浓度、以及实施例7-9提供的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的性能测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0003605393660000101
由表2可以看出，油相溶液中，共价有机框架(TpPa-1)的质量百分浓度过高会造成堵孔，从而导致膜的通量下降。
实施例10-12
除了对步骤(4)中的烘干温度进行调整外，实施例10-12的其余操作同实施例4。
实施例10-12的步骤(4)中的烘干温度、以及实施例10-12提供的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的性能测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0003605393660000102
从表3可以看出，步骤(4)中的烘干温度过高或过低均会导致膜的trade-off效应。
对比例1
在本对比例中提供一种聚酰胺反渗透膜的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将聚砜置于120℃真空干燥箱中放置12h，然后将干燥后的聚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在80℃下搅拌5h，得到无气泡的混合均匀的聚砜溶液，而后通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为200μm，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；其中，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为19％；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入十二烷基磺酸钠，然后加入三乙胺调节pH值至9，得到水相溶液；其中，水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为2.0％，十二烷基磺酸钠的质量百分浓度为1.0％；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，超声震荡1.0h，得到油相溶液；其中，油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.20％；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中保持1min，取出，而后用洁净吸水纸吸取残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中1min，取出，置于烘箱中在90℃下烘干2min，得到所述聚酰胺反渗透膜。
对比例2-6
除了对步骤(1)中的聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度和/或刮刀厚度进行调整之外，对比例2-6的其余操作同对比例1。
对比例1-6的步骤(1)中的聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度和刮刀厚度、以及对比例1-6提供的聚酰胺反渗透膜的性能测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003605393660000121
从表4可以看出，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度过高或是刮刀厚度过大均可能导致膜的通量下降，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度过低或是刮刀厚度过小均可能导致膜的截留率下降。并且由对比例1-6可以看出，当水相溶液和油相溶液中均不加入TpPa-1时，并不能使得聚酰胺反渗透膜兼具较高的截留率和较高的水通量。
综上所述，本申请控制控制表面活性剂的种类、水相溶液中TpPa-1的质量百分浓度、油相溶液中TpPa-1的质量百分浓度以及步骤(4)的烘干温度，可以使得制备的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜在具有较高截留率(98.1％～99.1％)的同时，还具有较高的水通量(26.1～41.8L/(m2·h))。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将聚砜溶于有机溶剂中，搅拌，得到聚砜溶液，而后将聚砜溶液涂于无纺布表面，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入表面活性剂及任选的TpPa-1，然后加入碱性物质调节pH值，得到水相溶液；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任选的TpPa-1，超声震荡，得到油相溶液；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中，取出，而后去除残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中，取出，烘干，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜；
其中，所述水相溶液、油相溶液中的一种或两种分散有TpPa-1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺；
步骤(1)所述聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为15％～20％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述将聚砜溶液涂于无纺布表面的具体步骤为：通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为150μm～250μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
步骤(2)所述碱性物质包括三乙胺。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为1.0％～3.0％，表面活性剂的质量百分浓度为0.5％～1.5％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水相溶液中，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.10％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.10％～0.30％，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.10％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述烘干的温度为60℃～140℃。
9.根据权利要求1所述的共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将干燥后的聚砜溶于有机溶剂中，在60℃～100℃下搅拌3h～6h，得到聚砜溶液，而后通过刮膜机将聚砜溶液涂于无纺布表面，并控制刮膜机的刮刀厚度为200μm，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-无纺布支撑层；其中，聚砜溶液中聚砜的质量百分浓度为18％～19％；
(2)将间苯二胺溶于水中，而后向间苯二胺水溶液中加入表面活性剂及任选的TpPa-1，然后加入碱性物质调节pH值至9～10，得到水相溶液；其中，水相溶液中，间苯二胺的质量百分浓度为1.0％～3.0％，表面活性剂的质量百分浓度为0.5％～1.5％，TpPa-1的质量百分浓度为0.03％～0.06％；
(3)将均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任选的TpPa-1，超声震荡0.5h-1.0h，得到油相溶液；其中，油相溶液中，均苯三甲酰氯的质量百分浓度为0.20％～0.30％，TpPa-1的质量百分浓度为0％～0.01％；
(4)将聚砜-无纺布支撑层浸入水相溶液中保持1min～3min，取出，而后去除残余在聚砜-无纺布支撑层表面的水相溶液，然后再将聚砜-无纺布支撑层浸入油相溶液中1min～3min，取出，在60℃～140℃下烘干1min～3min，得到所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜。
10.一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜，其特征在于，所述共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
CN202210417415.3A 2022-04-20 2022-04-20 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法 Active CN114618331B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210417415.3A CN114618331B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210417415.3A CN114618331B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114618331A true CN114618331A (zh) 2022-06-14
CN114618331B CN114618331B (zh) 2023-07-25

Family

ID=81905783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210417415.3A Active CN114618331B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114618331B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115709003A (zh) * 2023-01-09 2023-02-24 湖南沁森高科新材料有限公司 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法
CN117358066A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤膜及其制备方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11347385A (ja) * 1998-04-10 1999-12-21 Toray Ind Inc 複合半透膜およびその製造方法
JP2003200027A (ja) * 2002-01-08 2003-07-15 Toray Ind Inc 複合半透膜の製造方法
CN105642133A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 河北工业大学 一种聚酰胺/COFs杂化纳滤复合膜及其制备方法
CN105664742A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 伊美特(上海)环保科技有限公司 一种提高聚酰胺反渗透膜水通量及抗污染能力的方法
KR20170021579A (ko) * 2015-08-18 2017-02-28 주식회사 엘지화학 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
CN107789992A (zh) * 2017-10-20 2018-03-13 天津大学 一种通过构筑纯COFs中间层改性复合纳滤膜的制备方法
CN110327791A (zh) * 2019-08-14 2019-10-15 湖南澳维膜科技有限公司 一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法
CN110339596A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 天津工业大学 一种添加COFs的油水分离复合膜的制备方法
CN110813111A (zh) * 2019-12-05 2020-02-21 北京化工大学 一种用于液相抗生素脱除的纯二维共价有机骨架材料膜的研究
US20200406199A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-31 Tongji University Nanofiltration membrane with high flux for selectively removing hydrophobic endocrine disrupting chemicals and preparation method thereof
CN112657348A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 中国海洋大学 一种含COFs中间层的复合膜、制备方法及其应用
CN112973468A (zh) * 2019-12-14 2021-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备二维共价有机框架超薄纳米片材料复合膜的方法及应用
CN114292373A (zh) * 2022-01-25 2022-04-08 南京工业大学 一种甘油调节液相合成共价有机框架纳米片的方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11347385A (ja) * 1998-04-10 1999-12-21 Toray Ind Inc 複合半透膜およびその製造方法
JP2003200027A (ja) * 2002-01-08 2003-07-15 Toray Ind Inc 複合半透膜の製造方法
KR20170021579A (ko) * 2015-08-18 2017-02-28 주식회사 엘지화학 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
CN105642133A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 河北工业大学 一种聚酰胺/COFs杂化纳滤复合膜及其制备方法
CN105664742A (zh) * 2016-04-13 2016-06-15 伊美特(上海)环保科技有限公司 一种提高聚酰胺反渗透膜水通量及抗污染能力的方法
CN107789992A (zh) * 2017-10-20 2018-03-13 天津大学 一种通过构筑纯COFs中间层改性复合纳滤膜的制备方法
US20200406199A1 (en) * 2019-06-25 2020-12-31 Tongji University Nanofiltration membrane with high flux for selectively removing hydrophobic endocrine disrupting chemicals and preparation method thereof
CN110327791A (zh) * 2019-08-14 2019-10-15 湖南澳维膜科技有限公司 一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法
CN110339596A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 天津工业大学 一种添加COFs的油水分离复合膜的制备方法
CN112657348A (zh) * 2019-10-16 2021-04-16 中国海洋大学 一种含COFs中间层的复合膜、制备方法及其应用
CN110813111A (zh) * 2019-12-05 2020-02-21 北京化工大学 一种用于液相抗生素脱除的纯二维共价有机骨架材料膜的研究
CN112973468A (zh) * 2019-12-14 2021-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备二维共价有机框架超薄纳米片材料复合膜的方法及应用
CN114292373A (zh) * 2022-01-25 2022-04-08 南京工业大学 一种甘油调节液相合成共价有机框架纳米片的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAOQING XU等: "Covalent organic frameworks-incorporated thin film composite membranes prepared by interfacial polymerization for efficient CO2 separation", 《CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING》 *
HAOQING XU等: "Covalent organic frameworks-incorporated thin film composite membranes prepared by interfacial polymerization for efficient CO2 separation", 《CHINESE JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING》, 4 March 2022 (2022-03-04), pages 152 - 160 *
NAWSHAD AKTHER等: "The effect of Schiff base network on the separation performance of thin film nanocomposite forward osmosis membranes", 《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》 *
NAWSHAD AKTHER等: "The effect of Schiff base network on the separation performance of thin film nanocomposite forward osmosis membranes", 《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》, 16 February 2019 (2019-02-16), pages 284 - 293 *
蒋成浩;冯霄;王博;: "共价有机框架膜的制备及其在海水淡化和水处理领域的研究进展", 化学学报, no. 06, pages 14 - 25 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115709003A (zh) * 2023-01-09 2023-02-24 湖南沁森高科新材料有限公司 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法
CN115709003B (zh) * 2023-01-09 2023-05-23 湖南沁森高科新材料有限公司 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法
CN117358066A (zh) * 2023-12-07 2024-01-09 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤膜及其制备方法
CN117358066B (zh) * 2023-12-07 2024-03-19 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114618331B (zh) 2023-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106731841B (zh) 一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用
CN114618331A (zh) 一种共价有机框架掺杂聚酰胺反渗透膜及其制备方法
CN105289334B (zh) 一种复合正渗透膜及其制备方法
CN103721575B (zh) 一种聚砜平板超滤复合膜的制备方法
CN109794173B (zh) 一种高性能海水淡化反渗透膜的制备方法
CN106397651B (zh) 一种复合正渗透膜及其制备方法和应用
CN108452684A (zh) 一种金属有机框架反渗透膜及其制备方法
CN110841487B (zh) 一种海水淡化膜的制备方法
CN105597552A (zh) 高水通量高截盐率正渗透膜及一步法制备该正渗透膜的方法
CN102580561B (zh) 一种管式复合纳滤膜
CN103785301B (zh) 一种醋酸纤维素正渗透膜材料及其制备方法
CN113522045B (zh) 一种二硫化钼纳米点杂化纳滤膜的制备方法及应用
US20230233996A1 (en) High permeance nanofiltration membrane with nanoring-like structure and preparation method thereof
CN104923079B (zh) 季铵盐型阳离子聚电解质‑阴离子表面活性剂复合物的制备方法及用途
CN108479396A (zh) 基于纳米氧化锌改性的正渗透复合膜及制备方法
CN105582816A (zh) 一种氧化石墨烯改性正渗透膜的制备方法
CN114904404A (zh) 一种基于MOF-808(Zr)的混合基质正渗透膜及其制备方法
CN116371221B (zh) 一种聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用
CN113877445A (zh) 硅橡胶-聚偏氟乙烯电纺纳米纤维疏水微孔复合膜的制备
Alipoor et al. Toward fabrication of fouling resistant pervaporation membrane for desalination: Surface modification of TFC membrane via grafting of mPEG-NH2
CN114016285A (zh) 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法
CN105032207A (zh) 一种氧化石墨烯基正渗透膜的制备方法
CN112755814B (zh) 一种黑滑石纳米颗粒改性的聚酰胺复合纳滤膜
CN115282794B (zh) 一种耐污染海水淡化反渗透膜及其制备方法
CN116036887A (zh) 一种抗污染、耐润湿的复合膜蒸馏膜的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231022

Address after: Floor 1-2, building 5, artificial intelligence Industrial Park, 266 Chuangyan Road, Qilin science and Technology Innovation Park, Nanjing, Jiangsu Province

Patentee after: Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute

Patentee after: Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences

Address before: Floor 1-2, building 5, artificial intelligence Industrial Park, 266 Chuangyan Road, Qilin science and Technology Innovation Park, Nanjing, Jiangsu Province

Patentee before: Zhongke Nanjing Green Manufacturing Industry Innovation Research Institute

TR01 Transfer of patent right