申请日2010.09.28
公开(公告)日2011.04.13
IPC分类号B01D71/06; B01D67/00; B01D69/12; B01D69/10
摘要
本发明提供一种多用途水处理纳米材料复合膜的制备方法，是将多种金属氧化物通过高温烧结骤冷处理和超细粉碎制成纳米骨架材料，再用纳米骨架材料与高分子聚合物等材料进行多次聚合制成无机-有机多用途水处理复合膜。该复合膜可以广泛应用到海水淡化、苦咸水淡化、水处理、电子、医药、及其他工业领域的设备和工程，其造价及运行成本和会大大降低，具有显著的社会效益和经济效益。
权利要求书
1.一种多用途水处理纳米材料复合膜的制备方法，其特征在于，包括：1)纳米骨架材料的制备：2)纳米材料复合基膜的制备：3)水处理用复合膜的制备：其中：
1)纳米骨架材料的制备：
纳米骨架材料是由以下重量配比的原料制成，氧化钛5-12份、氧化硅1-8份、氧化镁15-25份、氧化铝20-30份、氧化铁6-18份;
制备步骤如下：
分别将上述原料磨成500目细粉，按比例混合均匀，在1300-1600℃下烧结1-2小时，倒入-5℃的5-10%的氯化钠水溶液中迅速冷却，再用清水清洗脱盐，经烘干，再经超细粉碎机粉碎成细粉，细粉粒度为5-10纳米得纳米骨架材料备用;
2)复合基膜是由以下重量配比的原料制成：
纳米骨架材料0.1-10份、成膜剂1-30份、溶剂45-100份、表面活性剂0.1-5份;其中，
成膜剂：是聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚砜、璜化聚砜、璜化聚谜砜酮中的一种或两种以上的混合物。
溶剂：是纯水、异丙醇、N，N-二甲基乙酰胺、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合物;
表面活性剂：是十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上的混合物;
制备步骤如下：按比例称取纳米骨架材料、成膜剂、溶剂和表面活性剂，加入容器中搅拌均匀，温度控制在40℃，然后均匀刮涂在无纺布载体上，厚度为20-120微米，然后用10%的乙醇水溶液浸泡2分钟，再用35%的甘油水溶液浸泡20分钟后，最后用清水漂洗20分钟，得复合基膜浸泡在水中备用;
3)水处理纳米材料复合膜的制备：
原料包括：水相单体界面聚合剂水溶液;有机相单体界面聚合剂溶液;膜界面活化液，其中：
水相单体界面聚合剂水溶液是由以下重量配比的原料制成：
原料包括：水相单体5-30份;表面活性剂0.1-5份;催化剂0.1-5份;溶剂100份;其中：
水相单体：是间苯二胺、芳香二胺或芳香三胺、5-磺酸基间苯二胺、聚乙烯亚胺或十二烷基二胺中的一种或两种以上的混合物;
表面活性剂：是十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或两种以上的混合物;
催化剂：是硫酸、十六烷基三甲基氯化铵、3，5二氨基苯甲酸中的一种或两种以上的混合物;
溶剂：是去离子水;
制备步骤如下：将水相单体、表面活性剂、催化剂按比例加入溶剂中混合均匀备用;
有机相单体界面聚合剂溶液是由以下重量配比的原料制成
有机相单体0.1-5份;溶剂100份;其中：
有机相单体：是均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯或5-异氰酸酯异酞酰氯中的一种或两种以上的混合物;
溶剂：是去离子水、异丙醇或N，N-二甲基乙酰胺、异辛烷、乙醇或正己烷或己烷或N，N-二甲基甲酰胺的一种或两种以上的混合物;
制备步骤如下：
按配比称取有机相单体加入溶剂中搅拌均匀备用;
膜界面活化液的制备
甲基丙烯酸羟乙脂60份、甲基丙烯酸40份混合均匀备用;
水处理纳米材料复合膜的制备步骤如下：
(1)将步骤2)的复合基膜单面浸入水相单体界面聚合剂溶液中浸渍5-50分钟，温度控制在20℃，拿出用30-90℃热风将表面吹干后，再浸入有机单体界面聚合剂溶液中进行界面聚合反应5-60秒，反应温度控制在15-30℃，捞出在空气中阴干2分钟，温度控制在20℃，再放入烘箱于40-120℃热处理1-50分钟得界面聚合复合膜备用;
(2)将界面聚合复合基膜浸入去离子水中常温浸泡洗去溶剂30分钟，再浸入膜界面活化液中浸泡30分钟，再用去离子水常温漂洗三次，即为成品水处理纳米材料复合膜，制好的膜保存在1%亚硫酸氢钠溶液中保存。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
1)纳米骨架材料的制备：
纳米骨架材料是由以下重量配比的原料制成，氧化钛8-10份、氧化硅3-6份、氧化镁18-22份、氧化铝23-28份、氧化铁8-16份;
制备步骤如下：
分别将上述原料磨成500目细粉，按比例混合均匀，在1300-1600℃下烧结1-2小时，倒入-5℃的5-10%的氯化钠水溶液中迅速冷却，再用清水清洗脱盐，经烘干，再经超细粉碎机粉碎成细粉，细粉粒度为5-10纳米得纳米骨架材料备用;
2)复合基膜是由以下重量配比的原料制成：
纳米骨架材料0.1-6份、成膜剂8-25份、溶剂60-80份、表面活性剂1-3份;
制备步骤如下：按比例称取纳米骨架材料、溶剂和表面活性剂，加入容器中搅拌均匀，温度控制在40℃，然后均匀刮涂在无纺布上，厚度为50-100微米，然后用10%的乙醇水溶液浸泡2分钟，再用35%的甘油水溶液浸泡20分钟后，最后用清水漂洗20分钟，得纳米材料复合基膜浸泡在水中备用;
3)水处理纳米材料复合膜的制备：
原料包括：水相单体界面聚合剂水溶液;有机相单体界面聚合剂溶液;膜界面活化液，其中：
水相单体界面聚合剂水溶液是由以下重量配比的原料制成：
原料包括：水相单体10-30份;表面活性剂0.1-3份;催化剂0.1-3份;溶剂10份;
制备步骤如下：将水相单体、表面活性剂、催化剂按比例加入溶剂中混合均匀备用;
有机相单体界面聚合剂溶液是由以下重量配比的原料制成
有机相单体0.1-3份;溶剂100份;
制备步骤如下：
按配比称取有机相单体加入溶剂中搅拌均匀备用;
膜界面活化液的制备
甲基丙烯酸羟乙脂60份、甲基丙烯酸40份混合均匀备用;
水处理纳米材料复合膜的制备步骤如下：
(1)将步骤2)的复合基膜单面浸入水相单体界面聚合剂溶液中浸渍10-50分钟，温度控制在20℃，拿出用30-90℃热风将表面吹干后，再浸入有机单体界面聚合剂溶液中进行界面聚合反应5-60秒，反应温度控制在15-30℃，捞出在空气中阴干2分钟，温度控制在20℃，再放入烘箱于40-120℃热处理10-50分钟得界面聚合复合膜备用;
(2)将界面聚合复合膜浸入去离子水中常温浸泡洗去溶剂30分钟，再浸入膜界面活化液中浸泡30分钟，再用去离子水常温漂洗三次，即为成品水处理纳米材料复合膜，制好的膜保存在1%亚硫酸氢钠溶液中保存。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
1)纳米骨架材料的制备：
纳米骨架材料是由以下重量配比的原料制成，氧化钛9份、氧化硅4.5份、氧化镁20份、氧化铝26份、氧化铁12份;
制备步骤如下：
分别将上述原料磨成500目细粉，按比例混合均匀，在1300-1600℃下烧结1-2小时，倒入-5℃的5-10%的氯化钠水溶液中迅速冷却，再用清水清洗脱盐，经烘干，再经超细粉碎机粉碎成细粉，细粉粒度为5-10纳米得纳米骨架材料备用;
2)复合基膜是由以下重量配比的原料制成：
纳米骨架材料0.15份、成膜剂22份、溶剂75份、表面活性剂2份;
制备步骤如下：按比例称取骨架材料、溶剂和表面活性剂，加入容器中搅拌均匀，温度控制在40℃，然后均匀刮涂在无纺布上，厚度为50-100微米，然后用10%的乙醇水溶液浸泡2分钟，再用35%的甘油水溶液浸泡20分钟后，最后用清水漂洗20分钟，得复合基膜浸泡在水中备用;
3)水处理纳米材料复合膜的制备：
原料包括：水相单体界面聚合剂水溶液;有机相单体界面聚合剂溶液;膜界面活化液;
水相单体界面聚合剂水溶液是由以下重量配比的原料制成：
原料包括：水相单体20份;表面活性剂0.15份;催化剂0.2份;溶剂100份;
制备步骤如下：将水相单体、表面活性剂、催化剂按比例加入溶剂中混合均匀备用;
有机相单体界面聚合剂溶液是由以下重量配比的原料制成
有机相单体0.15份;溶剂100份;
制备步骤如下：
按配比称取有机相单体加入溶剂中搅拌均匀备用;
膜界面活化液的制备
甲基丙烯酸羟乙脂60份、甲基丙烯酸40份混合均匀备用;
水处理纳米材料复合膜的制备步骤如下：
(1)将步骤2)的复合基膜单面浸入水相单体界面聚合剂溶液中浸渍20-50分钟，温度控制在20℃，拿出用30-90℃热风将表面吹干后，再浸入有机单体界面聚合剂溶液中进行界面聚合反应10-60秒，反应温度控制在15-25℃，捞出在空气中阴干2分钟，温度控制在20℃，再放入烘箱于40-120℃热处理20-50分钟得界面聚合复合膜备用;
(2)将界面聚合复合膜浸入去离子水中常温浸泡洗去溶剂30分钟，再浸入膜界面活化液中浸泡30分钟，再用去离子水常温漂洗三次，即为成品水处理纳米材料复合膜，制好的膜保存在1%亚硫酸氢钠溶液中保存。
说明书
一种多用途水处理纳米材料复合膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理设备用渗滤膜的制备方法，具体地说是一种多用途水处理纳米材料复合膜的制备方法
背景技术
现有的海水或苦咸水淡化方法，多采用高分子膜反渗透法、薄膜蒸发法、渗析法、和低温多效蒸馏法等等。上述方法处理水的各项费用和工程造价非常昂贵。淡化膜所使用的关键材料高分子有机膜存在着透水率低、有效面积相对小、强度低，不耐腐蚀，容易被降解、皱裂、失效、清洗困难等弊端。因此，不易广泛应用和普及。
发明内容
本发明的目的是本发明的目的是克服或解决以上存在的问题提供一种多用途水处理纳米材料复合膜的制备方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，方法包括：1)纳米骨架材料的制备：2)复合基膜的制备：3)水处理用纳米材料复合膜的制备：其中：
1)纳米骨架材料的制备：纳米骨架材料是由以下重量配比的原料制成，氧化钛5-12份、氧化硅1-8份、氧化镁15-25份、氧化铝20-30份、氧化铁6-18份;
制备步骤如下：
分别将上述原料磨成500目细粉，按比例混合均匀，在1300-1600℃下烧结1-2小时，倒入-5℃的5-10%的氯化钠水溶液中迅速冷却，再用清水清洗脱盐，经烘干，再经超细粉碎机粉碎成细粉，细粉粒度为5-10纳米得纳米骨架材料备用;
2)复合基膜是由以下重量配比的原料制成：
纳米骨架材料0.1-6份、成膜剂1-30份、溶剂45-100份、表面活性剂0.1-5份;其中，
成膜剂：是聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚砜、璜化聚砜、璜化聚谜砜酮中的一种或两种以上的混合物。
溶剂：是纯水、异丙醇、N，N-二甲基乙酰胺、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上的混合物;
表面活性剂：是十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上的混合物;
制备步骤如下：按比例称取纳米骨架材料、成膜剂、溶剂和表面活性剂，加入容器中搅拌均匀，温度控制在40℃，然后均匀刮涂在无纺布载体上，厚度为20-120微米，然后用10%的乙醇水溶液浸泡2分钟，再用35%的甘油水溶液浸泡20分钟后，最后用清水漂洗20分钟，得复合基膜浸泡在水中备用;
3)水处理纳米材料复合膜的制备：
原料包括：水相单体界面聚合剂水溶液;有机相单体界面聚合剂溶液;膜界面活化液，其中：
水相单体界面聚合剂水溶液是由以下重量配比的原料制成：
原料包括：水相单体5-30份;表面活性剂0.1-5份;催化剂0.5-5份;溶剂100份;其中：
水相单体：是间苯二胺、芳香二胺或芳香三胺、5-磺酸基间苯二胺、聚乙烯亚胺或十二烷基二胺中的一种或两种以上的混合物;
表面活性剂：是十二烷基二胺、十二烷基磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或两种以上的混合物;
催化剂：是硫酸、十六烷基三甲基氯化铵或3，5二氨基苯甲酸中的一种或两种以上的混合物;
溶剂：是去离子水;
制备步骤如下：将水相单体、表面活性剂、催化剂按比例加入溶剂中混合均匀备用;
有机相单体界面聚合剂溶液是由以下重量配比的原料制成
有机相单体0.1-5份;溶剂100份;其中：
有机相单体：是均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯或5-异氰酸酯异酞酰氯中的一种或两种以上的混合物;
溶剂：是去离子水、异丙醇或N，N-二甲基乙酰胺、异辛烷、乙醇或正己烷或己烷或N，N-二甲基甲酰胺的一种或两种以上的混合物;
制备步骤如下：
按配比称取有机相单体加入溶剂中搅拌均匀备用;
膜界面活化液的制备
甲基丙烯酸羟乙脂60份、甲基丙烯酸40份混合均匀备用;
水处理纳米材料复合膜的制备步骤如下：
(1)将步骤2)的复合基膜单面浸入水相单体界面聚合剂溶液中浸渍5-50分钟，温度控制在20℃，拿出用30-90℃热风将表面吹干后，再浸入有机单体界面聚合剂溶液中进行界面聚合反应5-60秒，反应温度控制在15-25℃，捞出在空气中阴干2分钟，温度控制在20℃，再放入烘箱于40-120℃热处理1-50分钟得界面聚合复合膜备用;
(2)将界面聚合复合膜浸入去离子水中常温浸泡洗去溶剂30分钟，再浸入膜界面活化液中浸泡30分钟，再用去离子水常温漂洗三次，即为成品水处理纳米材料复合膜，制好的膜保存在1%亚硫酸氢钠溶液中保存。
本发明的优异效果是：采用无机纳米材料与有机高分子材料进行两项复合，制备成纳米材料复合膜，它的复合体现了集无机-有机、纳米粒子的诸多特异性质和效应于一身的新材料。它兼顾了无机膜和有机膜的特点，提供了一种稳定性好，强度和效率高，耐腐蚀、不易降解、灵敏度高的可广泛应用于海水、苦咸水淡化，水处理，环保、国防科技等领域新材料的制备方法。