【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及膜分離和水處理領域，尤其涉及一種實現溶質-溶質分離的混合基質膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、壓力驅動膜分離技術以其獨特的“做減法”策略(即直接通過物理分離從介質中去除不需要的成分)在水質凈化、海水淡化以及有機溶劑回收或提純等諸多領域得到廣泛應用。該技術具有分離效率高、能耗低、足跡小、操作簡便、安全穩定等優點。
2、隨著膜分離技術的不斷發展，膜分離過程中的滲透性與選擇性的權衡(trade-off，即膜滲透性的增加通常意味著其選擇性的降低)越專利技術顯，這被認為是膜分離技術的一個主要短板?；旌匣|膜的分離層同時包含不同的有機和無機材料，能夠兼具有機材料的高柔韌性和無機材料的高親水性和孔隙率。通過巧妙選擇和組合有機和無機材料，混合基質膜有望突破膜的滲透性-選擇性權衡。在這些有機/無機組合材料中，具有納米孔或納米通道的，且孔道剛性、尺寸易調節的納米材料(碳納米管、氧化石墨烯、金屬有機骨架材料等)成為了研究的熱門。這些納米材料在摻入膜分離層后，能夠在親水性表面或自身納米孔內形成額外的水通道而顯著提高膜的滲透性。
3、在現有的混合基質膜制備方法中，部分納米顆粒與聚合物基底的相容性較差，導致納米材料與基質膜之間存在不受控制的相互作用，大多數納米顆粒聚集或嵌入在薄膜分離層下，限制了納米材料中納米孔或納米通道的發揮。因此，迫切需要開發一種新的混合基質膜制備方法，在不弱化納米材料與基質膜之間的相互作用(即保證混合基質膜穩定性)的同時提高納米顆粒在膜表面的負載量和均勻性，實現更高的溶劑滲透性和溶質間的分離效
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種混合基質膜及其制備方法，以更可控和精確的方式調節納米材料與基質膜之間相互作用，充分發揮納米孔或納米通道性能，提高溶劑滲透性與溶質間分離效率。
2、為達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種混合基質膜及其制備方法，包括以下步驟：
4、1)將納米顆粒負載到多孔支撐膜上；
5、2)將步驟1)制備的多孔支撐膜底部未負載納米顆粒一側與含有界面聚合單體a的溶液接觸，使溶液通過毛細作用力吸至納米顆粒間隙；
6、3)將步驟2)制備的多孔支撐膜負載納米顆粒一側與含界面聚合單體b的溶液接觸并發生交聯反應，形成薄膜分離層。
7、所述納米顆粒優選具有明確孔道結構和可調節尺寸特征的碳納米管、氧化石墨烯、mxene、分子篩、金屬有機框架材料、共價有機框架材料中的一種或多種；所述納米顆粒的粒徑為0.01～1μm。
8、所述納米顆粒通過分散于水或有機溶劑后，以真空抽濾或壓力過濾方式負載到多孔支撐膜上。
9、所述多孔支撐膜包括聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、al2o3、sio2；所述多孔支撐膜的孔徑為0.005～0.5μm。
10、步驟2)和步驟3)中，所述的界面聚合單體a或界面聚合單體b在溶液中的濃度為0.05％～2％(w/v)。
11、步驟2)和步驟3)中，所述溶液的溶劑為水、己烷、正己烷、石油精。
12、步驟2)中，多孔支撐膜底部未負載納米顆粒一側與含有界面聚合單體a的溶液接觸時間為0.1～2分鐘；所接觸的聚合單體a的溶液的量可通過聚乙烯醇、聚氨酯、聚丙烯、聚酯、尼龍多孔等固體材料控制。
13、步驟3)中，多孔支撐膜負載納米顆粒一側與含界面聚合單體b的溶液接觸時間為0.1～30分鐘。
14、步驟3)中，交聯溫度為10～80℃。
15、相對于現有技術，本專利技術技術方案取得的有益效果是：
16、本專利技術在多孔支撐膜上負載納米顆粒后，利用納米顆粒間隙的納米毛細管力驅動將界面聚合單體溶液從膜底部引導至膜表面。這一創新性設計在不弱化傳統方法中納米顆粒與基底膜間的相互作用的同時提高納米顆粒在膜表面的負載量和均勻性，并且使得更多的納米顆粒及其孔道暴露于膜進料側，進一步實現了更高的溶劑滲透性與溶質間分離效率。
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1.一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述納米顆粒包括碳納米管、氧化石墨烯、Mxene、分子篩、金屬有機框架材料、共價有機框架材料中的一種或多種；所述納米顆粒的粒徑為0.01～1μm。
3.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述納米顆粒通過分散于水或有機溶劑后，以真空抽濾或壓力過濾方式負載到多孔支撐膜上。
4.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述多孔支撐膜包括聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、Al2O3、SiO2，多孔支撐膜的孔徑為0.005～0.5μm。
5.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：步驟2)和步驟3)中，所述的界面聚合單體A或界面聚合單體B在溶液中的濃度為0.05％～2％(w/v)。
6.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：步驟2)和步驟3)中，所述溶液的溶劑為水、己烷、正己烷、石油精。
7.如權利要求1所述的一種混合
8.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：步驟3)中，多孔支撐膜負載納米顆粒一側與含界面聚合單體B的溶液接觸時間為0.1～30分鐘。
9.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：步驟3)中，交聯溫度為10～80℃。
10.一種混合基質膜，其特征在于：采用權利要求1～9任一制備方法所制備。
...【技術特征摘要】
1.一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述納米顆粒包括碳納米管、氧化石墨烯、mxene、分子篩、金屬有機框架材料、共價有機框架材料中的一種或多種；所述納米顆粒的粒徑為0.01～1μm。
3.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述納米顆粒通過分散于水或有機溶劑后，以真空抽濾或壓力過濾方式負載到多孔支撐膜上。
4.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：所述多孔支撐膜包括聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、al2o3、sio2，多孔支撐膜的孔徑為0.005～0.5μm。
5.如權利要求1所述的一種混合基質膜及其制備方法，其特征在于：步驟2)和步驟3)中，所述的界面聚合...
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