CN117899668B - 一种高通量反渗透膜及其制备方法 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及反渗透膜制备领域，具体是一种高通量反渗透膜及其制备方法，其中高通量反渗透膜包括分离层和基膜，分离层由以下质量份原料组成：间苯二胺20份、三乙胺8~13份、樟脑磺酸20~30份、十二烷基磺酸钠0.5~0.8份、CNDs@ZIF‑90粉末7.5~22.5份、均苯三甲酰氯0.375~1.125份、Isopar‑G 200份，基膜为聚砜基膜或聚醚砜基膜，高通量反渗透膜的制备包括微波热解法制备碳纳米点、ZIF‑90封装碳纳米点即CNDs@ZIF‑90的制备及界面聚合法制备引入CNDs@ZIF‑90的反渗透膜。本发明制备的反渗透膜兼具高通量和高截留率，并且具有较好的抗污染性，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及反渗透膜制备领域，具体是一种高通量反渗透膜及其制备方法。
背景技术
高通量反渗透膜在水处理领域的需求持续增长，目前在海水淡化、废水浓缩、资源回收、废水处理、饮用水净化等领域受到广泛应用，并且随着技术革新不断发挥更为重要的作用。反渗透膜技术是利用半透膜分离溶液中溶质和溶剂的方法，反渗透膜是一种具有特殊孔径大小的多孔膜，可以允许水分子通过但排除盐和其他杂质离子，水在高于渗透压的超高外部压力的作用下，被迫从高溶质浓度区域（高渗透压）流经半透膜流向低溶质浓度区域（低渗透压），而无机盐和其他矿物质则是被截留下来。目前反渗透膜研究集中于提高膜的分离性能、降低能耗和成本、增强膜的抗污染性等。
反渗透膜的选择透过性是其核心评价指标，选择透过性能包括通量（渗透性）和截留率（选择性），但是目前广泛使用的反渗透膜如PA-RO仍存在亟待解决的问题，如通量和截留率不理想而导致的能耗高和水质不佳、反渗透膜的抗污染性差导致污堵严重难以清洁、高能耗运行成本压力较大、反渗透膜稳定性差从而难以耐受复杂水质和化学清洗，故制备高通量兼具高截留率的高效稳定反渗透膜对于提高效率、降低成本、减少能耗具有意义。
发明内容
本发明提出了一种高通量反渗透膜及其制备方法，该反渗透膜由分离层和基膜两部分组成，以基膜作为支撑材料，通过界面聚合法在基膜表面制备聚酰胺反渗透膜，并在制备过程中引入碳纳米点改性沸石咪唑酯骨架材料即CNDs@ZIF-90粉末以提高反渗透膜的通量、截留率、抗污染性等性能，先采用微波热解法一步制备碳纳米点并制备改性ZIF-90得到CNDs@ZIF-90粉末，在界面聚合过程中引入反渗透膜中，该方法操作简单，降低能耗。
所采取的技术方案如下：
一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺8~13份、樟脑磺酸20~30份、十二烷基磺酸钠0.5~0.8份、CNDs@ZIF-90粉末7.5~22.5份、均苯三甲酰氯0.375~1.125份、Isopar-G 200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯。
进一步地，所述CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散10~20min使其完全溶解，得到磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，再加入1,2-乙二胺，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为5~10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，500~900W的功率下加热1~5min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为15~25min，再加入无水乙醇进行洗涤2~3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为40~60℃，烘干时间为30~50min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米点滴加进咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，200~400rpm的搅拌速度搅拌5~10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液B，取溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，400~600rpm搅拌1.5~2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入10~50mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为500~700rpm，搅拌时间5~10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度8000rpm~12000rpm，离心时间8~12min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤2~3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
进一步地，基膜为聚砜基膜、聚醚砜基膜中的一种。
优选地，步骤S1中所述磷酸二氢钾溶液的浓度为7~15mmol/L。
优选地，步骤S2中所述水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为2~5:1，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1。
优选地，步骤S5中所述碳纳米点添加量为10~50mg，咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液浓度为0.2mol/L，用量为2~10mL。
优选地，步骤S6中所述溶液B的浓度为0.1mol/L，用量为2~10mL，且溶液A和溶液B用量的体积比为1：1。
进一步地，一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡10~20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，超声分散20~30min，得到水相溶液；
P3，称取均苯三甲酰氯、CNDs@ZIF-90粉末溶于Isopar-G中，超声分散10~25min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触45~90s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触30~60s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化5~15s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为正己烷、正庚烷、环己烷、isopar G、DMSO、N-甲基吡咯烷酮中的一种；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为70~100℃，热处理时间为5~15min，得到所述高通量反渗透膜。
优选地，步骤P2所述的间苯二胺用量为20g/L、三乙胺用量为8~13g/L、樟脑磺酸用量为20~30g/L、十二烷基磺酸钠用量为0.5~0.8g/L。
优选地，步骤P3所述的均苯三甲酰氯和Isopar-G的质量比为0.1~0.3：200，CNDs@ZIF-90粉末的用量为1~3wt%。
本发明所取得的有益效果如下：
本发明提出了一种高通量反渗透膜及其制备方法，以基膜为支撑材料，通过界面聚合、活化剂活化和热处理三步制备所述反渗透膜，在界面聚合过程中引入CNDs@ZIF-90粉末，制备得到高通量反渗透膜。首先，ZIF-90是一种多孔纳米材料，具有孔隙率高、孔道规整的特点，将其引入反渗透膜的分离层结构中有助于改善反渗透膜的选择透过性，ZIF-90不仅在水和空气等常规环境下具有较强的稳定性，并且在碱性、300℃以内的温度环境下均呈现出良好的稳定性，对于提高反渗透膜的使用寿命、扩大使用环境、提高耐化学清洗性有重要意义；其次，碳纳米点具有高比表面积和孔隙结构有助于提高反渗透膜的选择性，更有效地筛分出水中的杂质和盐分，其纳米尺度特征有助于提高反渗透膜的通透性，减少分离层水分子的传质阻力，减少能源消耗，提高能源效率，并且碳纳米点的加入有助于减少膜表面的污染和结垢，提高其抗污染性；最后，本发明通过将碳纳米点封装于ZIF-90中制备得到CNDs@ZIF-90粉末，ZIF-90作为载体不仅能够稳定碳纳米点，防止其在使用过程中的聚集或溶解，并且封装后的碳纳米点对ZIF-90孔隙率的影响较小，CNDs@ZIF-90兼具高比表面积、高孔隙率和良好的稳定性，引入反渗透膜分离层中有利于反渗透膜综合性能的提升，在构建分离层时添加了表面活性剂等添加剂，如十二烷基磺酸钠能够使水相中的单体进入有机层，使水相单体在水/油相界面分布更均匀，并避免在热处理时发生孔缩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或中的技术方案，下面将对实施例和对比例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为各实施例、对比例所制备反渗透膜的通量、反渗透系数和截留率柱状图；
图2为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3在混合50mg/L单宁酸的NaCl溶液（2000mg/L）中水通量随测试时间的变化示意图；
图3为实施例1、对比例1、对比例2、对比例3在无杂质NaCl溶液（2000mg/L）和混合50mg/L单宁酸的NaCl溶液（2000mg/L）中所制备的反渗透膜的除盐率示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例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作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。
实施例1：一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺10份、樟脑磺酸25份、十二烷基磺酸钠0.65份、CNDs@ZIF-90粉末7.5份、均苯三甲酰氯0.375份、Isopar-G 200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；基膜为聚醚砜基膜。
CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散15min使其完全溶解，配制得到10mmol/L的磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为3:1，再加入1,2-乙二胺，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，700W的功率下加热3min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为20min，再加入无水乙醇进行洗涤3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为40min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米点50mg滴加进10mL浓度为0.2mol/L的咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，300rpm的搅拌速度搅拌10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.1mol/L溶液B，取10mL溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，溶液A和溶液B用量的体积比为1：1，500rpm搅拌2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入40mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度11000rpm，离心时间10min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠的用量依次为20g/L、10g/L、25g/L和0.65g/L，超声分散30min，得到水相溶液；
P3，称取0.1g均苯三甲酰氯、2g的CNDs@ZIF-90粉末溶于200g的Isopar-G中，超声分散20min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触70s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触40s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化10s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为正己烷；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为85℃，热处理时间为10min，得到所述高通量反渗透膜。
实施例2：一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺10份、樟脑磺酸25份、十二烷基磺酸钠0.65份、CNDs@ZIF-90粉末15份、均苯三甲酰氯0.75份、Isopar-G 200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；基膜为聚醚砜基膜。
CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散15min使其完全溶解，配制得到10mmol/L的磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为3:1，再加入1,2-乙二胺，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，700W的功率下加热3min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为20min，再加入无水乙醇进行洗涤3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为40min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米点50mg滴加进10mL浓度为0.2mol/L的咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，300rpm的搅拌速度搅拌10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.1mol/L溶液B，取10mL溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，溶液A和溶液B用量的体积比为1：1，500rpm搅拌2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入40mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度11000rpm，离心时间10min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠的用量依次为20g/L、10g/L、25g/L和0.65g/L，超声分散30min，得到水相溶液；
P3，称取0.2g均苯三甲酰氯、4g的CNDs@ZIF-90粉末溶于200g的Isopar-G中，超声分散20min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触70s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触40s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化10s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为环己烷；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为85℃，热处理时间为10min，得到所述高通量反渗透膜。
实施例3：一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺10份、樟脑磺酸25份、十二烷基磺酸钠0.65份、CNDs@ZIF-90粉末22.5份、均苯三甲酰氯1.125份、Isopar-G200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；基膜为聚醚砜基膜。
CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散15min使其完全溶解，配制得到10mmol/L的磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为3:1，再加入1,2-乙二胺，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，700W的功率下加热3min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为20min，再加入无水乙醇进行洗涤3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为40min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米点50mg滴加进10mL浓度为0.2mol/L的咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，300rpm的搅拌速度搅拌10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.1mol/L溶液B，取10mL溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，溶液A和溶液B用量的体积比为1：1，500rpm搅拌2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入40mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度11000rpm，离心时间10min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠的用量依次为20g/L、10g/L、25g/L和0.65g/L，超声分散30min，得到水相溶液；
P3，称取0.3g均苯三甲酰氯、6g的CNDs@ZIF-90粉末溶于200g的Isopar-G中，超声分散20min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触70s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触40s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化10s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为DMSO；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为85℃，热处理时间为10min，得到所述高通量反渗透膜。
实施例4：一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺10份、樟脑磺酸25份、十二烷基磺酸钠0.65份、CNDs@ZIF-90粉末22.5份、均苯三甲酰氯1.125份、Isopar-G200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；基膜为聚醚砜基膜。
CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散15min使其完全溶解，配制得到10mmol/L的磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为3:1，再加入1,2-乙二胺，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，700W的功率下加热3min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为20min，再加入无水乙醇进行洗涤3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为40min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米10mg点滴加进10mL浓度为0.2mol/L的咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，300rpm的搅拌速度搅拌10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.1mol/L溶液B，取2mL溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，溶液A和溶液B用量的体积比为1：1，500rpm搅拌2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入40mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度11000rpm，离心时间10min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠的用量依次为20g/L、10g/L、25g/L和0.65g/L，超声分散30min，得到水相溶液；
P3，称取0.3g均苯三甲酰氯、6g的CNDs@ZIF-90粉末溶于200g的Isopar-G中，超声分散20min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触70s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触40s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化10s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为DMSO；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为85℃，热处理时间为10min，得到所述高通量反渗透膜。
实施例5：一种高通量反渗透膜由分离层和基膜两部分组成；
其中，分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺10份、樟脑磺酸25份、十二烷基磺酸钠0.65份、CNDs@ZIF-90粉末22.5份、均苯三甲酰氯1.125份、Isopar-G200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；基膜为聚醚砜基膜。
CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散15min使其完全溶解，配制得到10mmol/L的磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为3:1，再加入1,2-乙二胺，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，700W的功率下加热3min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为20min，再加入无水乙醇进行洗涤3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为60℃，烘干时间为40min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米30mg点滴加进10mL浓度为0.2mol/L的咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，300rpm的搅拌速度搅拌10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到浓度为0.1mol/L溶液B，取6mL溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，溶液A和溶液B用量的体积比为1：1，500rpm搅拌2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入40mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度11000rpm，离心时间10min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末。
一种高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠的用量依次为20g/L、10g/L、25g/L和0.65g/L，超声分散30min，得到水相溶液；
P3，称取0.3g均苯三甲酰氯、6g的CNDs@ZIF-90粉末溶于200g的Isopar-G中，超声分散20min，得到油相溶液；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触70s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触40s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化10s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为DMSO；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为85℃，热处理时间为10min，得到所述高通量反渗透膜。
对比例1：
基于实施例3，其不同之处在于，不添加CNDs@ZIF-90，其余步骤及高通量反渗透膜制备方法均与实施例3一致。
对比例2：
基于实施例3，其不同之处在于，以碳纳米点CNDs取代CNDs@ZIF-90，其余步骤及碳纳米点和高通量反渗透膜的制备方法均与实施例3一致。
对比例3：
基于实施例3，其不同之处在于，以ZIF-90取代CNDs@ZIF-90，其余步骤及ZIF-90和高通量反渗透膜的制备方法均与实施例3一致。
实验例：
1.通量、渗透系数和截留率：
在25℃、1.5MPa的条件下，测试前预压膜片40min使膜性能达到稳定状态，以2000mg/L的氯化钠溶液（pH=6.81）为进料液，反渗透膜的有效膜面积为22.7cm-2，操作压力为15bar，流量为2L/min，进行分离性能测试实验。
反渗透膜的通量F（L·m-2·h-1）通过直接测量渗透体积来确定，渗透体积通过以下公式计算：
F=V/(A·△t)；
其中，V——渗透物的体积，L；
A——有效膜面积，m2；
△t——渗透时间，h；
反渗透膜的渗透系数由通量和跨膜压力的比值得到，单位为L·m-2·h-1·bar-1；
反渗透膜的截留率R通过以下公式计算：
R=(1-Cp/Cf)×100%；
其中，Cp——渗透液浓度，mg/L；
Cf——进料液浓度，mg/L；
渗透液和进料液中的NaCl浓度使用电导仪测定。
各实施例、对比例所制备反渗透膜的通量、反渗透系数和截留率如表1和图1所示。
2.抗污染性测试：
在25℃、1.5MPa的条件下，以无杂质NaCl溶液（2000mg/L）和混合了50mg/L单宁酸的NaCl溶液（2000mg/L）来研究反渗透膜的抗污染性，首先用去离子水对反渗透膜进行平衡，使其达到膜性能稳定的状态。先将无杂质NaCl溶液通过反渗透膜过滤2h，记录平均水通量为F0；用NaCl溶液平衡后，将达到所需杂质浓度的混合溶液加入进料罐中，进行20h的抗污染性试验，测定每小时的水通量F和电导率，得到膜的水通量和除盐率的变化情况。污垢试验结束后，用去离子水对反渗透膜进行冲洗3h。冲洗结束后，用2000mg/L的NaCl溶液使用清洗后的反渗透膜进行过滤试验5h，测定水通量F，所有试验的操作环境均为25℃，流速40L/h，根据测试结果计算相对水通量即F/F0和除盐率。
图2对比了实施例1、对比例1、对比例2、对比例3在混合了50mg/L单宁酸的NaCl溶液（2000mg/L）中进行测试，所制备的反渗透膜相对水通量随测试时间的变化，图3对比了实施例1、对比例1、对比例2、对比例3在无杂质NaCl溶液（2000mg/L）和混合了50mg/L单宁酸的NaCl溶液（2000mg/L）中所制备的反渗透膜的除盐率的差异。
表1 各实施例、对比例所制备反渗透膜的通量、反渗透系数和截留率
结合图1和表1可以看出，在相同测试条件下引入CNDs@ZIF-90所得到的反渗透膜相较于不添加CNDs@ZIF-90、仅引入ZIF-90或仅引入CNDs的反渗透膜，不仅保持了较高的通量同时兼具良好的截留率，从变化趋势来看，可以得出随着CNDs@ZIF-90添量的增加、及制备CNDs@ZIF-90时碳纳米点载量的提高，反渗透膜的通量、截留率和反渗透系数的变化趋势一致，整体呈现提高趋势，说明在封装了碳纳米点的ZIF-90对反渗透膜分离层的调节和优化作用显著，其多孔隙、高比表面积及独特的纳米尺寸特征优化了反渗透膜的通量和截留率，膜内的亲水性和水分子间的相互作用促进了水分子的传递，降低了传质阻力。图2和图3显示了以单宁酸为污染物针对反渗透薄膜的抗污染性能进行测试的结果，图2显示在含有污染物的环境中反渗透膜的相对水通量随时间的变化趋势，可以看出引入CNDs@ZIF-90的反渗透膜的相对水通量的变化较为平缓，说明在污染物存在的情况下反渗透膜的水通量下降幅度相对较小，而在20h后对反渗透膜进行清洗后再用于纯净NaCl水溶液中进行测试，此时相对水通量与被污染前的数据相对持平，说明在含污染工况下操作时，引入CNDs@ZIF-90的反渗透膜受污染物的影响较小并且易于清洗，侧面说明该反渗透膜具有更广泛的使用环境和更长的使用寿命；图3对比了含有污染物的NaCl水溶液和纯净NaCl水溶液中不同反渗透膜的除盐率，引入CNDs@ZIF-90的反渗透膜在污染物存在的环境下依旧表现出最佳的除盐率，不仅说明了其抗污染性好，也证明了其高通量和高截留率带来的良好的综合性能。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中所示也只是本发明中的众多实施方式之一。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于此，本领域的技术人员受本技术方案的启示，未经创造性的劳动所获得的本发明的其他具体实施方式，都应落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种高通量反渗透膜，其特征在于，由分离层和基膜两部分组成；
所述分离层由以下质量份的原料组成：间苯二胺20份、三乙胺8~13份、樟脑磺酸20~30份、十二烷基磺酸钠0.5~0.8份、CNDs@ZIF-90粉末7.5~22.5份、均苯三甲酰氯0.375~1.125份、Isopar-G 200份，所述十二烷基磺酸钠、间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸、均苯三甲酰氯纯度为99%，十二烷基磺酸钠为分析纯；
所述CNDs@ZIF-90粉末的制备包括以下步骤：
S1，称取磷酸二氢钾溶于去离子水中，超声分散10~20min使其完全溶解，得到磷酸二氢钾溶液；
S2，量取水合柠檬酸溶液，加入步骤S1制备得到的磷酸二氢钾溶液中，再加入1,2-乙二胺，用玻璃棒搅拌均匀，搅拌时间为5~10min，得到碳纳米点前驱体溶液；
S3，将步骤S2制备得到的碳纳米点前驱体溶液置于微波炉中，500~900W的功率下加热1~5min，反应结束后得到产物，待产物冷却至室温后加入蒸馏水使其没过产物，用玻璃棒搅拌使产物在蒸馏水中溶解，搅拌时间为15~25min，再加入无水乙醇进行洗涤2~3次，去除上清液中的杂质，过滤得到沉淀物；
S4，将步骤S3制备得到的沉淀物置于真空烘箱中烘干，烘干温度为40~60℃，烘干时间为30~50min，得到碳纳米点；
S5，取步骤S4制备得到的碳纳米点滴加进咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，200~400rpm的搅拌速度搅拌5~10min，得到溶液A；
S6，将乙酸锌溶于N,N-二甲基甲酰胺中得到溶液B，取溶液B与步骤S5制备得到的溶液A混合，400~600rpm搅拌1.5~2h，得到溶液C；
S7，在步骤S6制备得到的溶液C快速加入10~50mL的N,N-二甲基甲酰胺中并剧烈搅拌，搅拌速度为500~700rpm，搅拌时间5~10min，得到CNDs@ZIF-90前驱体溶液；
S8，对步骤S7制备得到的CNDs@ZIF-90前驱体溶液进行离心处理，离心速度8000rpm~12000rpm，离心时间8~12min，收集离心后得到的不溶物，并依次用去离子水和无水乙醇洗涤2~3次，在真空干燥箱中60℃烘干24h，得到所述的CNDs@ZIF-90粉末；
所述高通量反渗透膜的制备方法包括以下步骤：
P1，取基膜浸泡于25%的异丙醇溶液中，浸泡10~20min后取出，用去离子水冲洗除去表面的异丙醇溶液后备用，得到预处理基膜；
P2，称取间苯二胺、三乙胺、樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠溶于去离子水，超声分散20~30min，得到水相溶液；
P3，称取均苯三甲酰氯、CNDs@ZIF-90粉末溶于Isopar-G中，超声分散10~25min，得到油相溶液，所述均苯三甲酰氯和Isopar-G的质量比为0.1~0.3：200，CNDs@ZIF-90粉末的用量为1~3wt%；
P4，将步骤P1得到的预处理基膜上表面浸入水相溶液中，保持接触45~90s，取出后用胶辊除去预处理基膜表面残留的水相溶液，再将预处理基膜上表面继续浸入油相溶液中，保持接触30~60s，反应结束后取出，得到反渗透膜1；
P5，将步骤P4制备得到的反渗透膜1浸入活化剂中活化5~15s后取出，得到经活化的反渗透膜，活化剂为正己烷、正庚烷、环己烷、isopar G、DMSO、N-甲基吡咯烷酮中的一种；
P6，将步骤P5制备得到的经活化的反渗透膜在真空烘箱中热处理，热处理温度为70~100℃，热处理时间为5~15min，得到所述高通量反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，所述基膜为聚砜基膜、聚醚砜基膜中的一种。
3.根据权利要求2中所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，步骤S1中所述磷酸二氢钾溶液的浓度为7~15mmol/L。
4.根据权利要求3中所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，步骤S2中所述水合柠檬酸溶液与磷酸二氢钾溶液的体积比为2~5:1，水合柠檬酸溶液与1,2-乙二胺的摩尔比为1：1。
5.根据权利要求4所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，步骤S5中所述碳纳米点添加量为10~50mg，含有咪唑-2-甲醛的N,N-二甲基甲酰胺溶液浓度为0.2mol/L，用量为2~10mL。
6.根据权利要求5所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，步骤S6中所述溶液B的浓度为0.1mol/L，用量为2~10mL，且溶液A和溶液B用量的体积比为1：1。
7.根据权利要求6所述的一种高通量反渗透膜，其特征在于，步骤P2所述的间苯二胺用量为20g/L、三乙胺用量为8~13g/L、樟脑磺酸用量为20~30g/L、十二烷基磺酸钠用量为0.5~0.8g/L。
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| CN111640943A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-09-08 | 河北工业大学 | 一种金属有机框架zif-7片状薄膜夹层材料的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (1)
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| CDs@ZIF‑8 Modified Thin Film Polyamide Nanocomposite Membrane for Simultaneous Enhancement of Chlorine-Resistance and Disinfection Byproducts Removal in Drinking Water;Feihong Wang et al.;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;20190911;第11卷(第36期);第33033−33042页 * |
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