本發(fā)明涉及納濾膜，具體涉及一種基于功能化二維材料的高選擇性納濾膜的制備方法。
背景技術(shù)：
1、納濾膜技術(shù)憑借其卓越的選擇性分離能力，已廣泛應(yīng)用于多種含鹽廢水選擇性分離。然而，受限于“trade-off”效應(yīng)，通常具有高選擇性的納濾膜其水通量性能欠佳。因此，如何制備兼具滲透性和選擇性的納濾膜仍是納濾膜分離領(lǐng)域研究的重點。隨著納米科學的蓬勃發(fā)展，同時伴隨著具有理想孔徑、出色的化學耐藥性、足夠的機械強度以及優(yōu)異的防污性能的納米材料的問世，使得人們對薄膜納米復(fù)合材料在納濾膜的應(yīng)用高度關(guān)注。二硫化鉬(mos2)作為一種典型的二維納米材料，近年來被廣泛應(yīng)用于納濾膜分離領(lǐng)域，其固有缺陷和光滑的納米片層之間的納米限域通道有利于提高納濾膜的滲透性。
2、相關(guān)研究表明，二硫化鉬復(fù)合納濾膜雖然具有較好的滲透性能，但其對于離子的選擇性能欠佳。因此，如何在保證二硫化鉬復(fù)合納濾膜的滲透性能的同時進一步提高其對于不同無機鹽離子選擇性能，是目前該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵難題和亟待突破的技術(shù)壁壘。
3、因此，在負載二硫化鉬材料的基礎(chǔ)上，提供一種能夠在保證膜滲透性能的同時，顯著提升膜對于無機鹽離子的選擇性能的技術(shù)和膜制備方法，極具應(yīng)用價值和研究意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于功能化二維材料的高選擇性納濾膜的制備方法，其通過特殊的制膜流程，將分散性優(yōu)異的羧基化二硫化鉬納米片均勻地負載在納濾膜的分離層中，在不影響膜滲透性能的基礎(chǔ)上，制備出高選擇性的納濾膜。
2、本發(fā)明公開了一種基于功能化二維材料的高選擇性納濾膜的制備方法，包括：
3、步驟1、對化學接枝后的羧基化二硫化鉬粉末進行剝離和冷凍干燥處理，獲得分散性優(yōu)異的羧基化二硫化鉬納米片；將羧基化二硫化鉬納米片配制預(yù)設(shè)濃度的水溶液，攪拌處理后作為材料分散液；
4、步驟2、將哌嗪(pip)作為水相單體，配制成水溶液作為水相溶液。同時，以正己烷為溶劑，均苯三甲酰氯(tmc)為有機相溶質(zhì)，配制成混合溶液作為有機相溶液；
5、步驟3、選取聚醚砜(pes)超濾膜作為底膜，首先將底膜浸泡在材料分散液中，取出后放置在鋪有吸水紙的培養(yǎng)皿中，做均勻分散處理后進行表面干燥；
6、步驟4、膜表面干燥后浸入水相溶液，取出風干后浸入有機相溶液，再次取出風干后進行熱固化處理后獲得具有高表面電荷密度、高選擇性的復(fù)合納濾膜。
7、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟1中，所述羧基化二硫化鉬粉末的化學接枝方法為水熱合成法，所用試劑為鉬酸鈉、硫脲和硫代乙醇酸，按照濃度比為1：2：0.05在200-240℃條件下(優(yōu)選為220℃)進行水熱合成30-48h，獲得羧基化二硫化鉬水溶液。
8、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟1中，剝離是采用超聲細胞破碎儀對水熱合成得到的羧基化二硫化鉬水溶液進行超聲分散剝離，獲得均勻分散在水中的羧基化二硫化鉬納米片，超聲條件為：超聲頻率為60-80khz，時間為3-6h，溫度為25-30℃。
9、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟1中，冷凍干燥是采用冷凍干燥機對剝離后的羧基化二硫化鉬納米片水溶液進行凍干，獲得干燥的羧基化二硫化鉬納米片固體粉末，凍干條件為：氣壓小于15pa，溫度小于-60℃，時間為36-48h。
10、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟1中，預(yù)設(shè)濃度的水溶液中羧基化二硫化鉬濃度為100-300mg/l。
11、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟1中，攪拌處理是在使用前通過磁力攪拌器對于所配置的羧基化二硫化鉬納米片分散液(預(yù)設(shè)濃度的水溶液)進行進一步分散，以保證在使用時溶液中的羧基化二硫化鉬納米片分散的更加均勻，攪拌處理條件為：磁力攪拌器轉(zhuǎn)速為800-1200rpm，攪拌時間為30-60min。
12、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟2中，水相溶液中哌嗪的濃度為0.1-0.25wv％，有機相溶液中均苯三甲酰氯的濃度為0.05-0.15wv％。
13、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟3中，選取聚醚砜(pes)超濾膜作為底膜，所選的底膜的截留分子量為80-100kda，尺寸為7×7cm。
14、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟3中，將底膜浸泡在材料分散液中，浸泡條件為：溫度為23-25℃，時間為3-10min，優(yōu)選為5min。
15、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟3中，均勻分散處理是指在將從材料分散液中取出的底膜放在鋪有吸水紙的培養(yǎng)皿中，用鳳尾夾固定在培養(yǎng)皿中后，將其平放在恒溫搖床中進行混勻搖動，使膜表面的負載的材料均勻分散在整個膜表面，混勻條件為：溫度為25-30℃，振幅為1-5mm、優(yōu)選振幅為3mm，轉(zhuǎn)速為5-10rpm，時間為3-5min。
16、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟3中，表面干燥是指用小型電扇對膜表面進行風干，風干條件為：電扇功率為25-50w，時間為3-5min。
17、作為本發(fā)明的進一步改進，在所述步驟4中，
18、在水相溶液中浸泡的條件為：溫度為23-25℃，時間為3-10min，優(yōu)選為5min；
19、在有機相溶液中進行浸泡以完成界面聚合反應(yīng)的條件為：溫度為23-25℃，時間為30-60s；
20、熱固化處理是指將從有機相溶液取出的膜進行風干后，放入潔凈的培養(yǎng)皿中，隨后放入烘箱中進行烘干，熱固化條件(烘干條件)為：溫度為50-70℃、優(yōu)選為60℃，時間為40-80s、優(yōu)選為60s。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
21、本發(fā)明在膜制備前對羧基化二硫化鉬進行“超聲剝離+冷凍干燥+攪拌”預(yù)處理方法，使羧基化二硫化鉬納米片在水中分散性更好，使其更好地負載在膜表面，提高功能化二維材料的負載率，極大地提升了負載效果，增強了羧基基團對于膜性能的影響；
22、本發(fā)明在將底膜浸入水相和有機相之前，優(yōu)先浸入羧基化二硫化鉬納米片分散液中，并在浸入后進行混勻搖動處理，使羧基化二硫化鉬納米片更加均勻的分布在膜表面，同時也增加了羧基化二硫化鉬與水相和有機相單體的接觸面積，避免形成團聚，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)不均勻；
23、本發(fā)明基于羧基化的二硫化鉬制備復(fù)合納濾膜，羧基作為親水性基團，不僅增強了膜的親水性，進而由于自身的電性，且易與鹽離子間產(chǎn)生獨特的偶極鍵和π-π鍵相互作用，極大地提高了膜表面的單位電荷密度和電性強度，并結(jié)合二硫化鉬納米片構(gòu)建的層間納米限域傳輸通道，從而使得本發(fā)明在保持膜具有一定的滲透性能的同時，顯著地增強了納濾膜對于鹽離子的選擇性能。
1.一種基于功能化二維材料的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述羧基化二硫化鉬粉末的化學接枝方法為水熱合成法，所用試劑為鉬酸鈉、硫脲和硫代乙醇酸，按照濃度比為1：2：0.05在200-240℃條件下進行水熱合成30-48h，獲得羧基化二硫化鉬水溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟1中，剝離是指采用超聲細胞破碎儀對水熱合成得到的羧基化二硫化鉬水溶液進行超聲分散剝離，獲得均勻分散在水中的羧基化二硫化鉬納米片，超聲條件為：超聲頻率為60-80khz，時間為3-6h，溫度為25-30℃。
4.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟1中，冷凍干燥是指采用冷凍干燥機對剝離后的羧基化二硫化鉬納米片水溶液進行凍干，獲得干燥的羧基化二硫化鉬納米片固體粉末，凍干條件為：氣壓小于15pa，溫度小于-60℃，時間為36-48h。
5.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟1中，
6.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟2中，水相溶液中哌嗪的濃度為0.1-0.25wv％，有機相溶液中均苯三甲酰氯的濃度為0.05-0.15wv％。
7.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟3中，所選取的底膜的截留分子量為80-100kda。
8.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟3中，將底膜浸泡在材料分散液中，浸泡條件為：溫度為23-25℃，時間為3-10min。
9.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟3中，
10.如權(quán)利要求1所述的高選擇性納濾膜的制備方法，其特征在于，在所述步驟4中，