本发明涉及一种膜材料,具体涉及一种聚酰胺膜材料。
背景技术:
1、聚酰胺材质的分离膜在现有的水处理领域得到了广泛的应用。现有的聚酰胺膜一般利用哌嗪或者间苯二胺作为水相单体并利用油相酰氯界面聚合法制备,然而水溶性单体的高扩散系数和快速聚合会降低纳滤膜的渗透性。
2、为改善上述情况,现有技术已经采用了过渡中间层优化多孔基材的结构并控制界面聚合反应以制备聚酰胺分离膜。现有技术中采用的中间层包括无机颗粒层、有机凝胶层。其中无机颗粒层采用无机纳米粒子,无机纳米粒子易团结的问题导致水相单体扩散速度难以得到有效控制。而采用有机水凝胶中间层,其可以利用水凝胶的空间网络结构对水相单体的扩散速率进行调控,但是有机水凝胶层不耐溶胀,极易造成分离效果的减损。除此之外,为提高聚酰胺膜的抗菌性,一般在分离膜中添加无机抗菌颗粒,但是无机抗菌颗粒的添加必然导致无机有机之间的相容性问题,因此需要额外的处理手段进行处理,从而增加了膜制备成本。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提供了一种利用氧化锌水凝胶替代现有技术中的有机凝胶作为中间层,解决了有机凝胶不耐溶胀的问题,且避免了在聚酰胺层中添加无机抗菌颗粒带来的相容性问题。
2、为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
3、本发明提供了一种含无机中间层的聚酰胺复合膜,所述聚酰胺复合膜由顺次相连的基膜、无机水凝胶中间层和聚酰胺分离层构成,所述无机水凝胶中间层为具有三维网络结构的zno水凝胶层。
4、所述聚酰胺复合膜为反渗透膜、纳滤膜或正渗透膜中的一种。
5、所述zno水凝胶层中含有抗菌的zno纳米粒子。粒径为10-100nm。
6、所述基膜为羧基改性的基膜,材质选自聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯超滤膜中的一种。
7、本发明还提供了一种制备上述聚酰胺复合膜的方法,其包括以下步骤:
8、s1:制备包含有机溶剂、醋酸锌、稳定剂、水的zno前驱液;
9、s2: 将zno前驱液涂覆在基膜上,并置于60-90℃下热处理20-90min以在基膜上形成zno水凝胶层;
10、s3:将形成zno水凝胶层的基膜依次浸渍多元胺和多元酰氯以在无机中间层上界面聚合形成聚酰胺分离层。
11、所述zno前驱液中醋酸锌与稳定剂的质量比为1:0.4-0.6。
12、所述有机溶剂为极性溶剂,选自二甲氧基乙醇、异丙醇、乙醇中的一种或者多种。
13、所述稳定剂为一甲胺、三乙胺、二乙胺、一乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种。
14、多元胺为哌嗪、间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺和1,3,5-三氨基苯中的一种或多种;所述多元酰氯为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯和均苯四甲酰氯中的一种或多种。
15、zno前驱液还可以包含0.02-10%的抗菌的zno纳米粒子。
16、相对于现有技术,本发明采用无机水凝胶替代现有技术中的有机凝胶作为中间层,水凝胶的空间网络结构对水相单体的扩散速率进行调控,解决了有机水凝胶不耐溶胀的问题,且氧化锌自身的抗菌性提升了聚酰胺复合膜的抗菌性,且以氧化锌水凝胶添加氧化锌纳米粒子可以大幅度提升聚酰胺复合膜的抗菌性,且避免了在聚酰胺层中添加无机抗菌颗粒带来的相容性问题。氧化锌富含羟基,显著提升了聚酰胺复合膜的水通量,有很好的应用前景。
1.一种含无机中间层的聚酰胺复合膜,其特征在于所述聚酰胺复合膜由顺次相连的基膜、无机水凝胶中间层和聚酰胺分离层构成,所述无机水凝胶中间层为具有三维网络结构的zno水凝胶层。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜,其特征在于所述聚酰胺复合膜为反渗透膜、纳滤膜或正渗透膜中的一种。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜,其特征在于所述zno水凝胶层中含有抗菌的zno纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜,其特征在于所述基膜为羧基改性的基膜,材质选自聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯超滤膜中的一种。
5.一种制备权利要求1所述的含无机中间层的聚酰胺复合膜的方法,其特征在于包括以下步骤:
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于所述zno前驱液中醋酸锌与稳定剂的质量比为1:0.4-0.6。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于所述有机溶剂为极性溶剂,选自二甲氧基乙醇、异丙醇、乙醇中的一种或者多种。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于所述稳定剂为一甲胺、三乙胺、二乙胺、一乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺中的一种。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于多元胺为哌嗪、间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺和1,3,5-三氨基苯中的一种或多种;所述多元酰氯为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯和均苯四甲酰氯中的一种或多种。