本技术涉及一种新型聚酰胺复合纳滤膜的制备技术,该技术应用于膜分离领域。该纳滤膜由多孔基底、石墨炔中间层和聚酰胺层组成。石墨炔层采用石墨一炔、石墨二炔或氢化石墨炔,以增强膜的性能。
背景技术
燃煤电厂、氯碱和制药行业等会产生大量高浓度的含盐废水。例如,燃煤电厂产生的脱硫废水中含有悬浮颗粒、有机物和无机盐等多种污染物,包括氯化物和硫酸盐。抗生素是通过细菌或真菌发酵产生,在抗生素培养基及提取纯化过程中会产生含无机盐的废水,因此制药废水处理系统中抗生素和盐类的有效分离至关重要。传统的水处理与净化工艺往往能耗较大。因此,为了降低能耗,减少环境影响,开发和利用绿色高效的技术把处理含盐废水,将其变废为宝至关重要。
膜分离技术作为高效、低能耗、环境友好的新兴分离技术,在水处理领域具有极大的应用潜力。纳滤膜的孔径为纳米级别(通常在0.5-2nm左右),介于孔径为2-100nm的超滤膜和无孔的反渗透膜之间。高通量和高截留率一直是纳滤膜领域的一个重要目标。目前,诸如碳纳米管、氧化石墨烯、金属有机骨架和共价有机骨架等各种材料已被用于构建中间层,以制备高通量纳滤膜。郭等人(Chem.Eng.J.,2024,481,148595)使用羟基方钠石/石墨烯氧化物作为中间层,促进了可控的IP过程,从而制备出具有较高水通量和盐截留率的PA膜。在聚酰胺膜中引入亲水性多孔材料已被证明会促进水分子的传输。例如,通过二次IP将TMC修饰的UiO-66-(NH2
)2
嵌入到PA层中,可提高PA膜的水通量(Chem.Eng.J.,2024,497,154488)。然而,关于利用疏水性多孔材料来改善水分子传输以制备PA TFC膜的相关研究却很少。
石墨炔是在石墨烯的相邻苯环之间插入乙炔键而成的,可以根据乙炔键的数量命名为石墨一炔、二炔、三炔等,根据苯环上的氢被取代的数量分为石墨炔和氢取代石墨炔。GDY层与层之间通过范德华力和π-π相互作用堆叠形成层状结构(层间距约为0.365nm)。由于面内三角孔隙的存在,在层层堆叠之后可以形成类似三维孔道的结构,使得GDY兼有二维材料和三维材料的特征,有利于水分子在其面内和面间的传输。石墨炔的疏水孔道也减小了水分子与孔壁之间的摩擦力,促进了水分子的传输,因此非常适合作为中间层引入聚酰胺复合纳滤膜。
本发明将石墨炔作为中间层制备聚酰胺复合纳滤膜,聚酰胺包覆在石墨炔中间层表面及孔隙中,可以增加纳滤膜的水传质通道,加快水分子传输,在保持高截留率的同时提高水通量,实现对含盐废水的有效处理,有效分离一二价盐和从抗生素废水中脱除盐。
实现思路