CN109621753A - 一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，涉及一种膜的制备方法，旨在开发新型高通量正渗透膜。本发明按以下步骤实现：一、利用热致相转化法或者浸没沉淀相转化法制备中空纤维基膜；二、配置苯胺/乙醇溶液，加入纳米粒子；三、基膜浸泡于含有纳米粒子的混合液中一段时间，取出，阴干；四、将负载聚苯胺和纳米粒子的膜浸泡在氧化剂溶液中，引发聚合；五、用去离子水清洗三次，并将所得到的膜浸泡于异丙醇溶液中一段时间即得到新型高通量聚苯胺正渗透纳滤膜。本发明制备的纳米粒子/聚苯胺复合正渗透膜，纯水渗透通量大和盐类渗透通量小，适用于海水脱盐等正渗透分离领域。

Description

一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种膜的制备方法。
背景技术
随着淡水资源与水污染问题日益严重，海水淡化技术正越来越受重视。其中以正渗透为代表的膜分离技术正受到科学家们的广泛关注。正渗透技术是一种依靠溶液渗透压作为驱动力达到目标溶液分离的一项技术。其特点在于不用外加压力即可达到目标体系的分离，抗污染能力强、常温常压下即可操作，是一种节能环保、可持续发展的分离方式。
在正渗透过程中，水通过正渗透膜从高水化学势一侧向低水化学势一侧传递（即渗透压的不同），而水分子之外的溶解物质被截留在原料液一侧（即高水化学势一侧），从而实现了水的分离。正渗透膜不仅需要厚度尽量薄，以便让原料液接近驱动溶液，保持高渗透压；同时也需要足够强韧，可抵抗渗透产生的水流压力。因此合成适用于正渗透分离的正渗透膜是至关重要的，其中选择合适的膜材料尤为重要。目前，正渗透膜尚处于研发阶段，目前全球只有美国Hydration Technology Innovations（HTI）公司能够商业化生产醋酸纤维素正渗透平板膜，而且耐菌和膜抗污染能力差。本发明旨在开发新型的高水通量、低盐渗透通量的复合正渗透膜材料。
聚苯胺是一种导电高分子，聚苯胺由于其链刚性和链间强相互作用，使它的可溶性极差，在大部分常用的有机溶剂中几乎不溶，具有优异的耐溶剂性能，然而，使用该种材料渗透性能差，阻碍了聚苯胺在膜分离领域的应用。
发明内容
本发明目的是为了解决开发聚苯胺正渗透膜，并利用纳米粒子提高聚苯胺正渗透膜的纯水渗透通量。本发明旨在通过在聚苯胺复合纳滤膜中引入特殊纳米粒子，从而构筑溶剂通道，实现增加聚苯胺基正渗透膜纯水渗透通量目的，促进正渗透膜材料多样化。
本发明涉及一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，按以下步骤实现：
步骤一、利用热致相转化法或者浸没沉淀相转化法制备中空纤维基膜；
步骤二、配置苯胺-乙醇溶液，然后加入纳米粒子，得到混合液；
步骤三、步骤一获得的中空纤维基膜浸泡于步骤二获得的混合液中，取出，阴干；
步骤四、然后浸泡在氧化剂溶液中，引发聚合；
步骤五、再用去离子水清洗至少三次，然后浸泡于异丙醇中，即得到聚苯胺中空纤维正渗透膜。
进一步地限定，步骤二中苯胺-乙醇溶液质量分数浓度为（0.1%~10%）。
进一步地限定，步骤二中纳米粒子种类为纳米蒙脱土、氧化石墨烯、石墨烯、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、金属有机框架化合物、多孔芳香族骨架化合物中的一种。
进一步地限定，步骤二中纳米粒子占混合液总质量的0.1%~3%。
进一步地限定，步骤一中空纤维种类为聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、醋酸纤维素等聚合物中的一种。
进一步地限定，步骤三中基膜在含有纳米粒子苯胺/乙醇溶液中浸泡10min~120min。
进一步地限定，步骤四中氧化剂种类为氯化铁、过硫酸铵等强氧化剂中的一种，浓度为0.1~0.5 mol/L。
进一步地限定，步骤四中在氧化剂溶液中浸泡时间为20min~120min。
进一步地限定，步骤五中在异丙醇溶液中浸泡时间为4h~48 h。
本发明利用引入特种纳米粒子方法构筑溶剂通道，实现开发高通量聚苯胺中空纤维正渗透膜的目的，当采用1.0 mol/L氯化钠溶液为汲取液时，聚苯胺/纳米粒子正渗透膜的纯水渗透量高达15 L m-2 h-1，较纯聚苯胺正渗透膜增加50%以上，盐的渗透通量仅约为0.12 g m-2 h-1。
本发明制备聚苯胺中空纤维正渗透膜，纯水渗透通量大和盐类渗透通量小，适用于海水脱盐等正渗透分离领域。
附图说明
图1是聚苯胺中空纤维复合正渗透膜的表面形貌图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
实施例1本实施例中一种高通量聚苯胺复合纳滤膜的制备方法是按以下步骤实现：
一、配置质量分数为18%的聚丙烯腈/N’N二甲基甲酰胺溶液，利用浸没沉淀相转化法制备中空纤维膜丝；
二、配置质量分数为6.0%的苯胺-乙醇溶液，并加入质量分数2.0%的Zr-基金属有机框架化合物；
三、将步骤一制得的基膜浸泡于步骤二所制备的溶液中，浸泡时间为1.5 h，取出，阴干；
四、将步骤三所得到的膜置于0.5 mol/L的氯化铁溶液中浸泡2h，取出；
五、再用去离子水清洗3次，然后浸泡异丙醇中24 h，即得到聚苯胺中空纤维正渗透膜。
本实例采用1.0 mol/L氯化钠溶液作为汲取液，所制备聚苯胺/金属有机框架化合物正渗透膜的渗透通量可达27 L m-2 h-1，相比纯聚苯胺正渗透膜提升了110%；盐的渗透通量仅约为0.11 g m-2 h-1。

Claims (9)

1.一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，按以下步骤实现：
步骤一、利用热致相转化法或者浸没沉淀相转化法制备中空纤维基膜；
步骤二、配置苯胺-乙醇溶液，然后加入纳米粒子，得到混合液；
步骤三、步骤一获得的中空纤维基膜浸泡于步骤二获得的混合液中，取出，阴干；
步骤四、然后浸泡在氧化剂溶液中，引发聚合；
步骤五、再用去离子水清洗至少三次，然后浸泡于异丙醇中，即得到聚苯胺中空纤维正渗透膜。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤二中苯胺-乙醇溶液的质量分数浓度为0.1%~10%。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤二所述纳米粒子为纳米蒙脱土、氧化石墨烯、石墨烯、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、金属有机框架化合物、多孔芳香族骨架化合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤二中纳米粒子占混合液总质量的0.1%~3%。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤一中中空纤维种类是聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚氯乙烯、醋酸纤维素等聚合物中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤三中浸泡时间为10min~120min。
7.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤四中氧化剂种类为氯化铁、过硫酸铵等强氧化剂中的一种，浓度为0.1~0.5 mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤四中浸泡时间为20min~120min。
9.根据权利要求1所述的一种聚苯胺中空纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于步骤五中7在异丙醇溶液中浸泡时间为4h~48h。
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