一種納米分離膜的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及分離膜制備技術，尤其是涉及一種納米分離膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]納米分離膜是指膜孔徑為納米級的分離膜。其主要物點是能在超低壓0.4?
0.7MPa下運行，其透水率大于高壓反滲透膜的1?2倍，對于分子量在200道爾頓左右的物質其截留率可達98%以上，如葡萄糖和果糖可達98% ;對硫酸鎂可達98%，而對氯化鈉其截留率與透水率成反比關系，從15%到85%不等。這種膜進水的含鹽量要求低于lOOOmg/kg，主要用于水的軟化，水中總有機碳的除去、水的脫色、油水分離，以及金屬、蛋白質、酶的回收，糖的濃縮和氨基酸的純化。
[0003]現(xiàn)有納米分離膜的制備方法較多，其中之一是過濾組裝法，將分散液沉積在多孔基底地上形成一層很薄的膜。但是，基底的孔徑較大，要在基底上形成納米級的薄膜尤其是很小的高分子或者納米顆粒薄膜，是現(xiàn)有技術急需解決的技術難題之一。

【發(fā)明內容】

[0004]為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提出一種納米分離膜的制備方法，制備簡單，成膜效率高且分離膜的厚薄方便調節(jié)。
[0005]—種納米分離膜的制備方法，其包括步驟:
[0006]將濃度為lwt%的枝化聚乙稀亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1: 1的體積混合，交聯(lián)60-240分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液；
[0007]將適量的氫氧化鎘納米線溶液倒在基底的表面，氫氧化鎘納米線沉積在基底上，氫氧化鎘納米線在過濾過程中相互堆積形成表面平整且厚度為160?240nm的納米線多孔薄膜；
[0008]取上述交聯(lián)后的聚乙烯亞胺溶液稀釋在100?500倍的去離子水中，然后將稀釋后的聚乙烯亞胺溶液倒在納米線多孔薄膜的表面，沉積2-6小時，干燥后，使用10-15mmol/L強酸溶液溶解除去納米線多孔薄膜，從而在基底上形成具有分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜。
[0009]其中，基底為聚碳酸酯多孔膜。
[0010]其中，納米線多孔薄膜上孔洞的孔徑分布在4-10nm。
[0011]其中，通過調節(jié)稀釋后的聚乙烯亞胺溶液的濃度即可調節(jié)制備得到的分離膜的厚度。
[0012]其中，將0.35mmol/L的氯化鎘溶液與0.7mmol/L的乙二胺溶液按1:1的體積混合，室溫下攪拌10分鐘制備得到氫氧化鎘納米線溶液。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0014]本申請借助在基底上形成的多孔薄膜作為支撐膜，在多孔薄膜上沉積聚乙烯亞酰胺溶液，最后通過強酸溶液溶解除去支撐膜，形成具有高效分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜，且通過改變稀釋后的聚乙烯亞酰胺溶液的濃度即可調節(jié)制備得到的分離膜的厚度。本申請制備簡單，成膜效率高，制備的分離膜可快速分離水溶液中5nm及以上的顆粒，且分離速度交現(xiàn)有分離膜提供5-10倍，具有分離速度快且分離效果佳的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0015]本申請?zhí)岢鲆环N納米分離膜的制備方法，利用大孔徑的基底(本申請以“聚碳酸酯多孔膜”作為基底來說明，當然也可以采用本領域技術人員熟知的其他基底)過濾氫氧化鎘納米線溶液，氫氧化鎘納米線沉積在聚碳酸酯多孔膜上形成可去除的支撐膜，在支撐膜上沉積聚乙稀亞胺(Polyethyleneimine，PEI)溶液，去除支撐膜后，形成具有高效分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜。
[0016]本申請包括如下步驟:(1)將0.35mmol/L的氯化鎘溶液與0.7mmol/L的乙二胺溶液按1:1的體積混合，室溫下攪拌10分鐘制備得到氫氧化鎘納米線溶液。(2)將濃度為lwt%的枝化聚乙烯亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1:1的體積混合，交聯(lián)60-240分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液。(3)以聚碳酸酯多孔膜作為基底，將適量的氫氧化鎘納米線溶液倒在聚碳酸酯多孔膜的表面，氫氧化鎘納米線沉積在聚碳酸酯多孔膜上，氫氧化鎘納米線在過濾過程中相互堆積形成孔洞的孔徑分布在4-10nm、厚度為160?240nm的納米線多孔薄膜(即支撐膜)，該納米線多孔薄膜的表面平整。(4)取上述交聯(lián)后的聚乙烯亞胺溶液稀釋在100?500倍的去離子水中，然后將稀釋后的聚乙烯亞胺溶液倒在支撐膜的表面，用上述支撐膜過濾，聚乙烯亞胺溶液在上述支撐膜的表面沉積2-6小時，干燥后，使用10-15mmol/L強酸溶液(比如鹽酸、硫酸或硝酸)洗掉上述支撐膜，從而在基底上形成具有高效分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜。并且，通過調節(jié)稀釋后的聚乙烯亞胺溶液的濃度即可調節(jié)制備得到的分離膜的厚度。越厚的分離膜對顆粒越小的顆粒截留能力越高，但分離速度降低。
[0017]其中，有關氫氧化鎘納米線的制備為現(xiàn)有技術，本申請不進行詳細描述。
[0018]實施例1
[0019]將濃度為lwt%的枝化聚乙稀亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1:1的體積混合，交聯(lián)60分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液。在基底上制備厚度為160nm的氫氧化鎘納米線的納米線多孔薄膜(即支撐膜)。取20 μ L的聚乙烯亞胺溶液稀釋到10mL的去離子水，然后倒在支撐膜的表面，過濾并沉積2小時后，干燥后，使用lOmmol/L的硫酸溶解上述支撐膜，得到平均厚度為120nm的聚乙烯亞酰胺的分離膜。
[0020]對上述制備的分離膜，采用2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒溶液分別進行過濾測試，測試結果顯示，上述平均厚度為120nm的聚乙稀亞酰胺的分離膜，對2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒的截留能力分別是12%、29%及100%。并且，與相同分離能力(即相同截留能力)的現(xiàn)有分離膜相比，本實施例的分離膜的分離速度是現(xiàn)有分離膜的12倍。
[0021]實施例2
[0022]將濃度為lwt%的枝化聚乙烯亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1: 1的體積混合，交聯(lián)120分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液。在基底上制備厚度為240nm的氫氧化鎘納米線的納米線多孔薄膜(即支撐膜)。取40 μ L的聚乙烯亞胺溶液稀釋到10mL的去離子水，然后倒在支撐膜的表面，過濾并沉積6小時后，干燥后，使用15mmol/L的硝酸溶解上述支撐膜，得到平均厚度為230nm的聚乙烯亞酰胺的分離膜。
[0023]對上述制備的分離膜，采用2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒溶液分別進行過濾測試，測試結果顯示，上述平均厚度為120nm的聚乙稀亞酰胺的分離膜，對2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒的截留能力分別是53%、89%及100%。并且，與相同分離能力(即相同截留能力)的現(xiàn)有分離膜相比，本實施例的分離膜的分離速度是現(xiàn)有分離膜的8倍。
[0024]實施例3
[0025]將濃度為lwt%的枝化聚乙烯亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1:1的體積混合，交聯(lián)120分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液。在基底上制備厚度為200nm的氫氧化鎘納米線的納米線多孔薄膜(即支撐膜)。取100 μ L的聚乙烯亞胺溶液稀釋到10mL的去離子水，然后倒在支撐膜的表面，過濾并沉積4小時后，干燥后，使用12mmol/L的鹽酸溶解上述支撐膜，得到平均厚度為420nm的聚乙烯亞酰胺的分離膜。
[0026]對上述制備的分離膜，采用2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒溶液分別進行過濾測試，測試結果顯示，上述平均厚度為120nm的聚乙稀亞酰胺的分離膜，對2nm、3nm和5nm的銅納米顆粒的截留能力分別是86%、93%及100%。并且，與相同分離能力(即相同截留能力)的現(xiàn)有分離膜相比，本實施例的分離膜的分離速度是現(xiàn)有分離膜的5倍。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種納米分離膜的制備方法，其特征在于，包括步驟: 將濃度為lwt%的枝化聚乙烯亞胺水溶液與濃度為2.5wt%的戊二醛水溶液按1:1的體積混合，交聯(lián)60-240分鐘后，獲得戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液； 將適量的氫氧化鎘納米線溶液倒在基底的表面，氫氧化鎘納米線沉積在基底上，氫氧化鎘納米線在過濾過程中相互堆積形成表面平整且厚度為160?240nm的納米線多孔薄膜； 取上述交聯(lián)后的聚乙烯亞胺溶液稀釋在100?500倍的去離子水中，然后將稀釋后的聚乙烯亞胺溶液倒在納米線多孔薄膜的表面，沉積2-6小時，干燥后，使用10-15mmol/L強酸溶液溶解除去納米線多孔薄膜，從而在基底上形成具有分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜。2.根據(jù)權利要求1所述一種納米分離膜的制備方法，其特征在于，基底為聚碳酸酯多孔膜。3.根據(jù)權利要求1所述一種納米分離膜的制備方法，其特征在于，納米線多孔薄膜上孔洞的孔徑分布在4-10nm。4.根據(jù)權利要求1所述一種納米分離膜的制備方法，其特征在于，通過調節(jié)稀釋后的聚乙烯亞胺溶液的濃度即可調節(jié)制備得到的分離膜的厚度。5.根據(jù)權利要求1所述一種納米分離膜的制備方法，其特征在于，將0.35mmol/L的氯化鎘溶液與0.7mmol/L的乙二胺溶液按1:1的體積混合，室溫下攪拌10分鐘制備得到氫氧化鎘納米線溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種納米分離膜的制備方法，其包括步驟：制備戊二醛交聯(lián)的聚乙烯亞胺溶液；在基底上制備厚度為160～240nm的納米線多孔薄膜；取上述交聯(lián)后的聚乙烯亞胺溶液稀釋在100～500倍的去離子水中，然后將稀釋后的聚乙烯亞胺溶液倒在納米線多孔薄膜的表面，沉積2-6小時，干燥后，使用10-15mmol/L強酸溶液溶解除去納米線多孔薄膜，從而在基底上形成具有分離納米顆粒的聚乙烯亞酰胺的分離膜。本申請制備簡單，成膜效率高，制備的分離膜具有高效分離水溶液中顆粒的能力，具有廣泛的推廣應用前景。
【IPC分類】B01D69/10, B01D67/00, B01D71/60
【公開號】CN105413479
【申請?zhí)枴緾N201510926321
【發(fā)明人】熊菊蓮
【申請人】熊菊蓮
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月11日