一种两性Janus纳滤膜的制备方法
未命名
09-22
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一种两性janus纳滤膜的制备方法
技术领域
1.本发明属于纳滤膜制备以及膜分离技术领域，具体涉及一种两性janus纳滤膜的制备方法。
背景技术：
2.纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，与反渗透膜相比，压力驱动更低的同时水通量更高，具有较大的研究价值。近年来，由于janus膜相比于传统膜材料表现出更优异的性能，可以实现传统膜无法实现的功能，在许多应用领域都显示了巨大的潜力。通过对纳滤膜两个表面进行不同改性，普通纳滤膜可以具有多种特性，从而对废水中不同污染物有较高的分离去除效果，同时可以实现较大的水通量。两性janus纳滤膜为膜技术在水处理中的广泛应用提供技术支持。
3.目前，两性janus纳滤膜的研究较少。
4.中国专利申请号cn202210996574.3，发明名称为“一种荷电janus纳滤膜及其制备方法”，公开了一种荷电janus纳滤膜的制备方法，其属于纳滤膜领域。此专利采用带正电荷二胺和哌嗪共同作为水相单体,与油相单体均苯三甲酰氯在电负性超滤膜表面发生界面聚合,从而得到荷电janus纳滤膜。但该方法采用的是传统的界面聚合，其可能存在反应不均匀，反应程度不高等问题。
5.中国专利申请号cn201810535863.7，发明名称为“一种正电/负电janus纳滤膜的制备方法”，公开了一种正电/负电janus纳滤膜的制备方法，其也属于纳滤膜领域。此专利采用聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液在多孔基膜一侧均匀挂涂成膜、使用交联剂进行交联、用多巴胺与聚乙烯亚胺溶液在膜的另外一侧进行涂覆等形式，从而制得带正电/负电的janus纳滤膜。此方法较多使用带电荷的预制聚合物，聚合物与基膜的黏附程度有待提高，膜的长期稳定性有待验证。此外，聚合物充当的活性层，其厚度需重点控制，带电荷聚合物利用率还有待提高。
6.因此，获得一种制备效率高、净水效果好的两性janus纳滤膜十分必要。
技术实现要素：
7.针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种制备操作简单、稳定性好、反应效率高、利用率高、截留率好、水通量高且对不同种染料有较高去除效果的两性janus纳滤膜的制备方法。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种两性janus纳滤膜的制备方法，该方法首先将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液；然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基
膜；使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55~65℃真空烘箱中干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。所制得的两性janus纳滤膜两面分别带有正电荷和负电荷，使用不同面时，对废水中阴离子染料或阳离子染料有较好的过滤效果，且具有较高的水通量。
9.具体包括以下步骤：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
10.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
11.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。
12.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55~65℃真空烘箱中干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。
13.其中：步骤1）中所述的叔丁基过氧化氢最优在0.5~0.8%范围，过少不能使多巴胺形成聚多巴胺，而少量的叔丁基过氧化氢就可以促进反应发生，过量投加并不会产生更对的聚合物，且经济性不好。tris缓冲溶液ph最优范围为7~9，ph过低时，只有少量多巴胺发生聚合，但过高的ph反而导致聚多巴胺不稳定。多巴胺浓度最优范围为0.2~0.4%，多巴胺量过少，起不到尼龙膜表面均匀改性的作用，过多可能增加膜厚度，且不经济。
14.步骤2）中所述的室温下反应20~30h。当反应时间小于20h时，多巴胺聚合不完全；反应时间过长又导致制备效率降低，而纳滤膜的性能没有明显提升。
15.步骤3）中所述的叔丁基过氧化氢最优浓度范围0.2~0.3%(w/v)和1,3,5-苯三羰基三氯化物最优浓度范围0.08~0.15%(w/v)。小于此浓度范围可能导致反应不彻底，且阳离子改性效果较差；大于此浓度范围可能导致膜厚度增加，从而降低膜通量。喷嘴的移动速度、流速均会影响成膜厚度和离子活性层分离效率，过慢的移动速率和过快的流速会导致膜厚度增加，影响过滤时水通量，过快的移动速率和过慢的流速又会导致膜厚度过小，起不到纳滤的分离作用。
16.步骤4）中所述的四乙烯五胺最优浓度范围0.1~0.15%(w/v)和1,3,5-苯三羰基三氯化物最优浓度范围0.08~0.15%(w/v)。小于此浓度范围可能导致反应不彻底，且阴离子改性效果较差；大于此浓度范围可能导致膜厚度增加，从而降低膜通量。而当固化温度低于55
℃时，不能起到良好的固化作用，导致膜稳定性降低；而大于65℃时，可能破坏膜表面分子结构，影响膜纳滤性能。
17.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明的制备方法操作简单，易于控制，能耗较低，反应程度高，经济可行性高。
18.2、本发明的制备方法将纳滤膜进行亲水改性并采用顺序电喷雾聚合来制备两性纳滤膜，能够得到两面分别为阳离子型和阴离子型的两性janus纳滤膜。
19.3、本发明制备的两性janus纳滤膜具有均匀的表面结构，且结构稳定，此两性janus纳滤膜具有较高的水通量和纳滤分离性能，对废水中阳离子染料、阴离子染料有较好的去除效果。
具体实施方式实施例1：
20.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5%，tris缓冲溶液ph为7，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
21.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
22.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
23.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55℃真空烘箱中干燥、热固化10min，即得两性janus纳滤膜。
实施例2：
24.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.8%，tris缓冲溶液ph为9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
25.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
26.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为30mm/min，流速为5ml/h，扫描次数为两次。
27.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在65℃真空烘箱中干燥、热固化15min，即得两性janus纳滤膜。
实施例3：
28.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.7%，tris缓冲溶液ph为8，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.3%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
29.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应25h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
30.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.10%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为25mm/min，流速为4ml/h，扫描次数为两次。
31.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.10%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在60℃真空烘箱中干燥、热固化12min，即得两性janus纳滤膜。
实施例4：
32.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5%，tris缓冲溶液ph为9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.3%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
33.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
34.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为30mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
35.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在65℃真空烘箱中干燥、热固化15min，即得两性janus纳滤膜。
实施例5：
36.采用以下方式制备两性纳滤膜：
1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.8%，tris缓冲溶液ph为8，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
37.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
38.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.12%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
39.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55℃真空烘箱中干燥、热固化10min，即得两性janus纳滤膜。
40.分别测定实施例1~5制得的两性janus纳滤膜阴离子面对刚果红染料和阳离子面对亚甲基蓝的截留率和水通量，其结果如表1所示。
41.表1 两性janus纳滤膜纳滤性能产品刚果红截留率（%）亚甲基蓝截留率（%）水通量（l/(m2·
h2)）实施例197.9496.8855.47实施例298.5797.5649.41实施例398.4097.2250.22实施例410010045.54实施例510010044.45由上表1可以看出，本发明制得的两性janus纳滤膜对刚果红和亚甲基蓝染料截留率较高，且具有较高的水通量。
42.本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
技术特征：
1.一种两性janus纳滤膜的制备方法，该方法首先将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液；然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜；使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层；更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在真空烘箱中于55~65℃干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。2.根据权利要求1中所述的两性janus纳滤膜的制备方法，其特征在于叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%。3.根据权利要求1中所述的两性janus纳滤膜的制备方法，其特征在于电喷雾操作过程中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。
技术总结
本发明公开了一种两性Janus纳滤膜的制备方法，其首先通过将盐酸多巴胺溶于叔丁基过氧化氢和Tris缓冲溶液组成的混合溶液中，再将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，对尼龙基膜进行表面改性；然后使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层；更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性过滤层；将获得的膜真空干燥、热固化后，即得两性Janus纳滤膜。所制得的两性Janus纳滤膜两面分别带有正电荷和负电荷，使用不同面时，对废水中阴离子染料或阳离子染料有较好的过滤效果，且具有较高的水通量。且具有较高的水通量。
技术研发人员：罗小曼 唐晓旻
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/9/20
技术领域
1.本发明属于纳滤膜制备以及膜分离技术领域，具体涉及一种两性janus纳滤膜的制备方法。
背景技术：
2.纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，与反渗透膜相比，压力驱动更低的同时水通量更高，具有较大的研究价值。近年来，由于janus膜相比于传统膜材料表现出更优异的性能，可以实现传统膜无法实现的功能，在许多应用领域都显示了巨大的潜力。通过对纳滤膜两个表面进行不同改性，普通纳滤膜可以具有多种特性，从而对废水中不同污染物有较高的分离去除效果，同时可以实现较大的水通量。两性janus纳滤膜为膜技术在水处理中的广泛应用提供技术支持。
3.目前，两性janus纳滤膜的研究较少。
4.中国专利申请号cn202210996574.3，发明名称为“一种荷电janus纳滤膜及其制备方法”，公开了一种荷电janus纳滤膜的制备方法，其属于纳滤膜领域。此专利采用带正电荷二胺和哌嗪共同作为水相单体,与油相单体均苯三甲酰氯在电负性超滤膜表面发生界面聚合,从而得到荷电janus纳滤膜。但该方法采用的是传统的界面聚合，其可能存在反应不均匀，反应程度不高等问题。
5.中国专利申请号cn201810535863.7，发明名称为“一种正电/负电janus纳滤膜的制备方法”，公开了一种正电/负电janus纳滤膜的制备方法，其也属于纳滤膜领域。此专利采用聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液在多孔基膜一侧均匀挂涂成膜、使用交联剂进行交联、用多巴胺与聚乙烯亚胺溶液在膜的另外一侧进行涂覆等形式，从而制得带正电/负电的janus纳滤膜。此方法较多使用带电荷的预制聚合物，聚合物与基膜的黏附程度有待提高，膜的长期稳定性有待验证。此外，聚合物充当的活性层，其厚度需重点控制，带电荷聚合物利用率还有待提高。
6.因此，获得一种制备效率高、净水效果好的两性janus纳滤膜十分必要。
技术实现要素：
7.针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种制备操作简单、稳定性好、反应效率高、利用率高、截留率好、水通量高且对不同种染料有较高去除效果的两性janus纳滤膜的制备方法。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种两性janus纳滤膜的制备方法，该方法首先将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液；然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基
膜；使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55~65℃真空烘箱中干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。所制得的两性janus纳滤膜两面分别带有正电荷和负电荷，使用不同面时，对废水中阴离子染料或阳离子染料有较好的过滤效果，且具有较高的水通量。
9.具体包括以下步骤：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
10.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
11.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。
12.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55~65℃真空烘箱中干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。
13.其中：步骤1）中所述的叔丁基过氧化氢最优在0.5~0.8%范围，过少不能使多巴胺形成聚多巴胺，而少量的叔丁基过氧化氢就可以促进反应发生，过量投加并不会产生更对的聚合物，且经济性不好。tris缓冲溶液ph最优范围为7~9，ph过低时，只有少量多巴胺发生聚合，但过高的ph反而导致聚多巴胺不稳定。多巴胺浓度最优范围为0.2~0.4%，多巴胺量过少，起不到尼龙膜表面均匀改性的作用，过多可能增加膜厚度，且不经济。
14.步骤2）中所述的室温下反应20~30h。当反应时间小于20h时，多巴胺聚合不完全；反应时间过长又导致制备效率降低，而纳滤膜的性能没有明显提升。
15.步骤3）中所述的叔丁基过氧化氢最优浓度范围0.2~0.3%(w/v)和1,3,5-苯三羰基三氯化物最优浓度范围0.08~0.15%(w/v)。小于此浓度范围可能导致反应不彻底，且阳离子改性效果较差；大于此浓度范围可能导致膜厚度增加，从而降低膜通量。喷嘴的移动速度、流速均会影响成膜厚度和离子活性层分离效率，过慢的移动速率和过快的流速会导致膜厚度增加，影响过滤时水通量，过快的移动速率和过慢的流速又会导致膜厚度过小，起不到纳滤的分离作用。
16.步骤4）中所述的四乙烯五胺最优浓度范围0.1~0.15%(w/v)和1,3,5-苯三羰基三氯化物最优浓度范围0.08~0.15%(w/v)。小于此浓度范围可能导致反应不彻底，且阴离子改性效果较差；大于此浓度范围可能导致膜厚度增加，从而降低膜通量。而当固化温度低于55
℃时，不能起到良好的固化作用，导致膜稳定性降低；而大于65℃时，可能破坏膜表面分子结构，影响膜纳滤性能。
17.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明的制备方法操作简单，易于控制，能耗较低，反应程度高，经济可行性高。
18.2、本发明的制备方法将纳滤膜进行亲水改性并采用顺序电喷雾聚合来制备两性纳滤膜，能够得到两面分别为阳离子型和阴离子型的两性janus纳滤膜。
19.3、本发明制备的两性janus纳滤膜具有均匀的表面结构，且结构稳定，此两性janus纳滤膜具有较高的水通量和纳滤分离性能，对废水中阳离子染料、阴离子染料有较好的去除效果。
具体实施方式实施例1：
20.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5%，tris缓冲溶液ph为7，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
21.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
22.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
23.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55℃真空烘箱中干燥、热固化10min，即得两性janus纳滤膜。
实施例2：
24.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.8%，tris缓冲溶液ph为9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
25.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
26.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为30mm/min，流速为5ml/h，扫描次数为两次。
27.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在65℃真空烘箱中干燥、热固化15min，即得两性janus纳滤膜。
实施例3：
28.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.7%，tris缓冲溶液ph为8，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.3%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
29.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应25h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
30.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.10%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为25mm/min，流速为4ml/h，扫描次数为两次。
31.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.10%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在60℃真空烘箱中干燥、热固化12min，即得两性janus纳滤膜。
实施例4：
32.采用以下方式制备两性纳滤膜：1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.5%，tris缓冲溶液ph为9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.3%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
33.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
34.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为30mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
35.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在65℃真空烘箱中干燥、热固化15min，即得两性janus纳滤膜。
实施例5：
36.采用以下方式制备两性纳滤膜：
1）将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，叔丁基过氧化氢的添加量为0.8%，tris缓冲溶液ph为8，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液。
37.2）然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜。
38.3）使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.12%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层，其中，喷嘴的移动速度为20mm/min，流速为3ml/h，扫描次数为两次。
39.4）更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.12%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在55℃真空烘箱中干燥、热固化10min，即得两性janus纳滤膜。
40.分别测定实施例1~5制得的两性janus纳滤膜阴离子面对刚果红染料和阳离子面对亚甲基蓝的截留率和水通量，其结果如表1所示。
41.表1 两性janus纳滤膜纳滤性能产品刚果红截留率（%）亚甲基蓝截留率（%）水通量（l/(m2·
h2)）实施例197.9496.8855.47实施例298.5797.5649.41实施例398.4097.2250.22实施例410010045.54实施例510010044.45由上表1可以看出，本发明制得的两性janus纳滤膜对刚果红和亚甲基蓝染料截留率较高，且具有较高的水通量。
42.本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
技术特征：
1.一种两性janus纳滤膜的制备方法，该方法首先将叔丁基过氧化氢和tris缓冲溶液添加至反应器中，tris缓冲溶液ph为7~9，混合溶剂的总体积固定在200ml；将盐酸多巴胺溶解在混合溶剂中，且多巴胺浓度为0.2~0.4%，充分搅拌、混匀后，得到多巴胺溶液；然后将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，室温下反应20~30h；再将膜浸泡在去离子水中24h，对未反应的多巴胺进行清洗，即得多巴胺改性后的基膜；使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的0.2~0.3%(w/v) 叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层；更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的0.1~0.15%(w/v) 四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的0.08~0.15%(w/v) 1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性层，将获得的膜在真空烘箱中于55~65℃干燥、热固化10~15min，即得两性janus纳滤膜。2.根据权利要求1中所述的两性janus纳滤膜的制备方法，其特征在于叔丁基过氧化氢的添加量为0.5~0.8%。3.根据权利要求1中所述的两性janus纳滤膜的制备方法，其特征在于电喷雾操作过程中，喷嘴的移动速度为20~30 mm/min，流速为3~5ml/h，扫描次数为两次。
技术总结
本发明公开了一种两性Janus纳滤膜的制备方法，其首先通过将盐酸多巴胺溶于叔丁基过氧化氢和Tris缓冲溶液组成的混合溶液中，再将尼龙基膜浸泡在多巴胺溶液中，对尼龙基膜进行表面改性；然后使用双喷嘴静电纺丝装置将乙醇溶剂中的叔丁基过氧化氢和2-甲基-四氢呋喃中的1,3,5-苯三羰基三氯化物电喷雾到多巴胺改性后基膜的其中一面，形成带正电的活性层；更换喷雾溶液分别为乙醇溶剂中的四乙烯五胺和2-甲基-四氢呋喃中的1,3,5-苯三羰基三氯化物，并使用相同的喷雾参数对多巴胺改性后基膜的另一面进行电喷雾，以形成带负电的活性过滤层；将获得的膜真空干燥、热固化后，即得两性Janus纳滤膜。所制得的两性Janus纳滤膜两面分别带有正电荷和负电荷，使用不同面时，对废水中阴离子染料或阳离子染料有较好的过滤效果，且具有较高的水通量。且具有较高的水通量。
技术研发人员：罗小曼 唐晓旻
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/9/20
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