一種含八氨基POSS的反滲透複合膜的製備方法與流程
2024-03-27 02:21:05
本發明屬於反滲透膜的製備領域，尤其是涉及一種含八氨基poss的反滲透複合膜的製備方法。
背景技術：
：反滲透技術的核心是高性能反滲透膜片的研製和開發，目前應用最廣泛的反滲透膜是經過界面聚合工藝製備的芳香聚醯胺反滲透複合膜，性能優異的反滲透膜必須具有以下特點：在一定壓力下，通過的水通量更大、膜對雜質的脫除率更高、膜耐壓性和耐汙染性更強等。近年來，反滲透膜的製備過程中通常採用在水相或油相溶液中添加醇類、醚類等小分子試劑或者納米多孔材料的方法來提高聚醯胺反滲透複合膜的水通量，納米多孔材料的典型代表納米沸石具有獨特的孔道結構，其孔徑為亞納米級，約為0.4nm，小於水合na+、cl-等離子的直徑，對na+、cl-等離子具有100％的截留率，而水分子(0.27nm)又能自由通過納米沸石孔道，浙江大學的瞿新營等就曾在聚醯胺界面聚合過程中通過向水相和油相中分別添加沸石來提高反滲透膜的水通量，但以脫鹽率的大幅下降為代價，因此，研究一種水通量和脫鹽率都高的反滲透膜製備方法是目前迫切需要解決的問題。技術實現要素：本發明提供了一種含八氨基poss的反滲透複合膜的製備方法，採用該工藝製得的反滲透複合膜，其具有高的水通量和脫鹽率。為達到上述目的，本發明所採取的技術解決方案為：1、一種含八氨基poss的反滲透複合膜的製備方法，具體包括以下步驟：步驟一、八氨基poss預處理八氨基poss在乾燥箱中120℃乾燥4-8h；步驟二、八氨基poss溶於水相溶液將步驟一預處理後的八氨基poss溶解到多元胺水溶液中，攪拌5-30min，得到含八氨基poss的多元胺水溶液；步驟三、界面聚合反應先將聚碸支撐膜浸入到步驟二製得的含八氨基poss的多元胺水溶液，浸入時間為10-60s，取出後去除溶劑，再浸入到多元醯氯油相溶液中進行界面聚合反應，界面聚合反應時間為20-100s，得聚醯胺反滲透膜；步驟四、後處理將步驟三反應完成後的聚醯胺反滲透膜在烘箱中烘乾，浸入80-100℃熱水中洗滌，再浸入質量濃度為8％甘油中，最後烘乾得到含八氨基poss的聚醯胺反滲透複合膜。進一步的，步驟二中所述多元胺的水溶液中多元胺的質量濃度為0.2％-15％；所述多元胺的水溶液中包括還包括質量濃度為0.05％-5％的三乙胺和質量濃度為0.1％-10％的樟腦磺酸。進一步的，步驟二中所述多元胺選自間苯二胺，對苯二胺，鄰苯二胺，乙二胺，丙二胺，己二胺，二氨基甲苯，哌嗪，2，5-二甲基哌嗪中的一種或多種。進一步的，步驟三中所述多元醯氯的油相溶液為多元醯氯的正己烷溶液；所述多元醯氯的油相溶液的質量濃度為0.01％-3％。進一步的，步驟三中所述多元醯氯選自均苯三甲醯氯，均環己烷三甲醯氯，環戊烷三醯氯，丙三醯氯，戊三醯氯中的一種或多種。進一步的，步驟二中所述八氨基poss與多元胺摩爾比為1∶200-1∶2000。更進一步的，步驟二中所述多元胺為間苯二胺，所述八氨基poss與所述間苯二胺摩爾比優選為1∶800-1∶2000。進一步的，所述八氨基poss的六面體核結構具有孔道結構，所述孔道的直徑為0.5nm。與現有技術相比，本發明所取得的有益效果如下：1)本發明所採用的八氨基poss分子為一種有機/無機分子複合納米粒子，能夠溶於水，在多元胺水溶液中能夠形成均一穩定的溶液，分子結構為六面體核殼結構，si-o-si鍵構成六面體結構的核，六面體八個角上連接的氨基構成六面體結構的殼，其與多孔沸石的結構十分類似，八氨基poss的六面體核結構充當獨特的孔道結構，孔道直徑約為0.5nm，具有較大的孔表面積，有利於提高聚醯胺反滲透複合膜的通量，而八氨基poss的六面體殼結構由八個氨基組成，八氨基poss的六面體八個角上連接的氨基能夠參與到聚醯胺的界面聚合反應中，改變聚醯胺分離層的結構，但不會影響八氨基poss的六面體核結構作為獨特的孔道結構的直徑。2)本發明採用八氨基poss在不影響脫鹽率的情況下提高水通量，其原理為：圖1為不含八氨基poss的聚醯胺分離層交聯結構，圖2為含八氨基poss的聚醯胺分離層交聯結構。圖1的交聯結構鏈段間的孔徑會隨著交聯度的提高而減小，這樣得到的結果是脫鹽率增大水通量減小，而圖2的交聯結構鏈段間的孔徑也會隨著交聯度的提高而減小，但是八氨基poss的六面體核結構的孔徑並不會隨著交聯度的提高而發生變化，因此，得到的結果就是脫鹽率增大水通量也增大。3)本發明採用的八氨基poss與多元胺的摩爾比為1∶200-1∶2000；隨著八氨基poss的含量增加，水通量不斷增大，脫鹽率出現先略微降低後升高的趨勢，但是當八氨基poss與間苯二胺的摩爾比超過1∶800時，聚醯胺反滲透複合膜的成膜性變差，出現水通量和脫鹽率雙低的不良結果。本發明提供的含八氨基poss的反滲透複合膜的製備方法，其工藝簡單，便於規模化生產。附圖說明圖1為不含八氨基poss的聚醯胺分離層交聯結構；圖2為含八氨基poss的聚醯胺分離層交聯結構。具體實施方式八氨基poss的結構式為：市售。實施例1步驟一、八氨基poss預處理八氨基poss在乾燥箱中120℃乾燥6h；步驟二、八氨基poss溶於水相溶液按八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶1600，將步驟一預處理後的八氨基poss溶解到多元胺水溶液(本實施例多元胺水溶液採用間苯二胺水溶液，所述間苯二胺水溶液中間苯二胺的質量濃度為6％，三乙胺的質量濃度3％，樟腦磺酸的質量濃度為6％)中，攪拌5min，得到含八氨基poss的多元胺水溶液；步驟三、界面聚合反應先將聚碸支撐膜浸入到步驟二製得的含八氨基poss的多元胺水溶液，浸入時間為25s，取出後去除溶劑，再浸入多元醯氯油相溶液(本實施例多元醯氯油相溶液採用均苯三甲醯氯的正己烷溶液，所述均苯三甲醯氯的正己烷溶液均苯三甲醯氯的質量濃度為0.3％)中進行界面聚合反應，界面聚合反應時間為50s，得聚醯胺反滲透膜；步驟四、後處理將步驟三反應完成後的聚醯胺反滲透膜在烘箱中於60℃下烘乾，然後浸入90℃熱水中洗滌，再浸入質量濃度為8％甘油中1min，最後於80℃下烘乾，即得含八氨基poss的聚醯胺反滲透複合膜。實施例2步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶1400，其餘同實施例3。實施例3步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶1200，其餘同實施例3。實施例4步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶1000，其餘同實施例3。實施例5步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶800，其餘同實施例3。實施例6步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶600，其餘同實施例3。實施例7步驟二中八氨基poss與間苯二胺摩爾比為1∶400，其餘同實施例3。對比例1步驟一、界面聚合反應將聚碸支撐膜浸入多元胺的水溶液(本實施例多元胺水溶液採用間苯二胺水溶液，所述間苯二胺水溶液中間苯二胺的質量濃度為6％，三乙胺的質量濃度3％，樟腦磺酸的質量濃度為6％)中，浸入時間為25s，取出後去除溶劑，再浸入到多元醯氯油相溶液(本實施例多元醯氯油相溶液採用均苯三甲醯氯的正己烷溶液，所述均苯三甲醯氯的正己烷溶液均苯三甲醯氯的)中進行界面聚合反應，界面聚合反應時間為50s，得聚醯胺反滲透膜；步驟二、後處理將步驟一反應完成後的聚醯胺反滲透膜在烘箱中於60℃下烘乾，然後浸入90℃熱水中洗滌，再浸入質量濃度為8％甘油中1min，最後於80℃下烘乾，即得聚醯胺反滲透複合膜。效果例分別評價實施例1-7以及對比例1所生產的反滲透複合膜的水通量、脫鹽率及成膜性，結果如表1所示：水通量和脫鹽率測定要求：在25℃，150psi壓力，2000ppm氯化鈉的水溶液的測試條件下，待反滲透膜穩定運行30min後測量膜的水通量和脫鹽率。表1反滲透複合膜編號水通量/gfd脫鹽率/％成膜性實施例122.9398.34好實施例227.6498.25好實施例330.9098.41好實施例432.5698.59好實施例517.1990.47一般實施例69.3846.26差實施例7--很差對比例120.0598.37好由表中數據可知，實施例1-4中當八氨基poss與間苯二胺摩爾比低於1∶1000時，製得的反滲透複合膜的成膜性好，且水通量和脫鹽率也均優於對比例1中未引入八氨基poss的反滲透複合膜，因此可以得出，八氨基poss與間苯二胺摩爾比低於1∶1000時，八氨基poss能夠提高反滲透膜的水通量，並且對脫鹽率的影響較小，甚至反而也提高了脫鹽率。當前第1頁12