一种有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机溶剂纳滤膜分离技术领域，特别涉及一种有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法。所述有机溶剂纳滤复合膜为旋涂辅助界面聚合方法制备的复合膜。本发明专利技术提供的有机溶剂纳滤复合膜表现出比传统方法制备的有机溶剂纳滤复合膜更高的纳滤性能。

Organic solvent nanofiltration composite membrane and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of organic solvent nanofiltration membrane separation, in particular to an organic solvent nanofiltration composite membrane and a preparation method thereof. The organic solvent nanofiltration composite membrane is a composite membrane prepared by spin coating assisted interfacial polymerization. The organic solvent nanofiltration composite membrane provided by the invention exhibits higher nanofiltration performance than the organic solvent nanofiltration composite membrane prepared by the traditional method.

【技术实现步骤摘要】
一种有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法
本专利技术属于有机溶剂纳滤膜分离
，特别涉及一种有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着我国工业的迅猛发展，有机溶剂污染问题日益突出，特别是有机溶剂向大气与水体中的过度排放严重影响到人们的日常生活。膜分离技术由于高效、环保、低能耗等优点，可以用来分离有机溶剂，受到研究者的广泛关注。有机溶剂纳滤是压力驱动下从有机溶剂混合物中分离出纳米颗粒或大分子化合物（截留分子量，MWCO在200~1000Da），而从膜的另一侧渗透出溶剂分子的分离过程。有机溶剂纳滤膜是有机溶剂纳滤的核心，直接决定操作的分离效率和使用寿命。目前，有机溶剂纳滤技术面临的主要问题是开发高性能的、长期稳定的、实用范围广的有机溶剂纳滤膜。为此，研究者开展了大量的工作，如利用有机-无机杂化的方法抑制聚合物链段运动性，提高膜的耐溶剂性能；无机材料表面和聚合物的功能化修饰，在膜内部构建特殊的传质通道，提高膜的纳滤性能；开发新方法辅助界面聚合制备有机溶剂纳滤膜，如吸附辅助界面聚合等，得到超薄无缺陷的有机溶剂纳滤膜。传统的有机溶剂纳滤膜是在超滤基膜（如聚丙烯腈等）表面进行界面聚合制备，这类有机溶剂纳滤膜普遍受到基膜孔径的限制，难以获得高的有机溶剂通量。而采用有机系微滤膜为基膜制备有机溶剂纳滤膜可以显著提升纳滤膜的有机溶剂通量。然而，受传统界面聚合法的限制，难以在有机系微滤膜表面制备超薄无缺陷的有机溶剂纳滤膜，造成膜的纳滤性能降低。因此，开发新方法以有机系微滤膜为基底制备有机溶剂纳滤膜对于提高膜的有机溶剂通量和溶质截留率具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有机溶剂纳滤复合膜及其制备方法，所述的复合膜相对传统界面聚合制备的有机溶剂纳滤膜溶剂通量高，溶质截留率高，稳定性好。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种有机溶剂纳滤复合膜，通过下法获得：以有机系微滤膜为基膜，将水相与油相依次旋涂在基膜上，然后进行界面聚合和干燥处理制得有机溶剂纳滤复合膜。水相单体可选用含有两个以上氨基的胺类单体，如萘二胺、联苯二胺、间苯二胺、乙二胺或聚乙烯亚胺，油相单体选用均苯三甲酰氯，当然，其他含有酰氯的物质也可以。将水相单体溶于水或乙醇配制水相溶液，将油相单体溶于正己烷配制油相溶液。水相溶液中水相单体的质量浓度为0.01%-1%；水相单体与油相单体的质量比例为1.25-2:1。水相溶液中加有适量表面活性剂十二烷基磺酸钠。具体的，可将萘二胺和均苯三甲酰氯分别分散到水和正己烷溶剂中，搅拌1-2h使其分散均匀得到均一的水相和油相溶液。其中水相溶液中加入适量的表面活性剂十二烷基磺酸钠，可促进水相单体的均匀分散。具体的，将基膜固定在旋涂装置上，喷涂上水相溶液后开启旋涂装置处理，之后静置10-20min，然后喷涂上油相溶液开启旋涂装置处理，之后静置10-20min，后进行干燥处理。旋涂装置启动时的转速是500-700r/min，保持该转速持续15-25s，之后加速到900-1100r/min持续15-25s进行旋涂处理,然后再减速到500-700r/min持续15-25s。其中900-1100r/min持续15-25s的过程是对水相或油相溶液进行旋涂的过程。将膜置于空气中干燥20-30min，之后移入60-80℃烘箱中干燥2-3h即得所述的有机溶剂纳滤复合膜。本专利技术获得的所述纳滤膜的厚度为20-400nm。本专利技术提供的一种有机溶剂纳滤复合膜表现出比传统有机溶剂纳滤复合膜更高的以及更优良的性能。为减少变量，传统有机溶剂纳滤复合膜采用传统界面聚合方法制备，选用和本专利技术旋涂辅助界面聚合方法相同的水相溶液和油相溶液。具体制备方法如下，将基膜固定在模具中，倒入水相溶液后，静置10-20min，将多余的水相溶液倒出，然后倒入油相溶液，静置10-20min后，干燥处理。干燥过程也同本专利技术旋涂辅助界面聚合制备复合膜的过程。为突出旋涂辅助界面方法的优势，制备仅旋涂水相、油相同传统方法的膜和仅旋涂油相、水相同传统方法的膜。所得膜可以命名为SAIP、SAIP1、SAIP2和CIP，其中IP表示界面聚合，SA表示旋涂辅助，1表示水相旋涂，2表示油相旋涂，C表示传统的。以水相溶液中水相单体质量分数为0.1%时进行比较：（1）溶剂通量：SAIP对甲苯的通量为208.6L/m2hbar,对正庚烷的通量为44.7L/m2hbar,SAIP1对甲苯的通量为216.2L/m2hbar,对正庚烷的通量为47.1L/m2hbar,SAIP2对甲苯的通量为220.3L/m2hbar,对正庚烷的通量为48.5L/m2hbar,CIP对甲苯的通量为235.9L/m2hbar,对正庚烷的通量为53.8L/m2hbar，膜的溶剂通量性能略有降低；但是采用PAN膜为基膜，其他方法同CIP的有机溶剂纳滤膜，甲苯通量为0.5L/m2hbar，正庚烷通量为4.8L/m2hbar，所以相对于有机超滤膜为基膜的复合膜，溶剂的通量是显著提高的；（2）溶质截留率：SAIP对染料AY79的截留率为95.8%，对PEG1500的截留率为91.5%，SAIP1对染料AY79的截留率为80.2%，对PEG1500的截留率为69.1%，SAIP2对染料AY79的截留率为74.6%，对PEG1500的截留率为61.7%，CIP对染料AY79的截留率为53.1%，对PEG1500的截留率为49.3%，膜的溶质截留性能得到大幅度提高；（3）长时操作稳定性：连续测试1200min,SAIP对甲苯的通量从208.6L/m2hbar降低到184.6L/m2hbar，降低了11.5%，SAIP1对甲苯的通量从216.2L/m2hbar降低到187.3L/m2hbar，降低了13.4%，SAIP2对甲苯的通量从220.3L/m2hbar降低到188.1L/m2hbar，降低了14.6%，CIP对甲苯的通量从235.9L/m2hbar降低到187.5L/m2hbar，降低了20.5%，膜的长时操作稳定性得到了提高。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术的一种有机溶剂纳滤复合膜，选取有机系微滤膜为基膜，同时采用旋涂辅助界面聚合制备获得复合膜。通过旋涂辅助界面聚合，可促进水相或油相单体的均匀分散，从而在以有机系微滤膜为基膜的前提下制备出了超薄、表面均匀无缺陷的有机溶剂纳滤复合膜，即能够在降低膜厚度的同时减少表面缺陷的产生，显著提高膜的纳滤性能。相对于现有的以有机超滤膜为基膜的复合膜，本专利技术可以显著提高溶剂的通量。总体来讲，所述有机溶剂纳滤复合膜溶剂通量高，溶质截留率高，稳定性好，可在膜分离领域中有很好的应用。附图说明图1中从左至右依次为基膜、传统界面聚合制备的有机溶剂纳滤复合膜以及实施例1制备的有机溶剂纳滤复合膜的照片；图2-图4分别为基膜、传统界面聚合制备的有机溶剂纳滤复合膜以及实施例1制备的复合膜的SEM表面图；图5为本专利技术有机溶剂纳滤复合膜的制备及结构示意图。具体实施方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此：实施例1将水相单体萘二胺（0.005g）加入到50g去离子水中，常温下搅拌0.5h，十二烷基磺酸钠（0.0005g）加入到上述溶液中，搅拌0.5h。油相单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，以有机系微滤膜为基膜，将水相与油相依次旋涂在基膜上，然后进行界面聚合和干燥处理制得有机溶剂纳滤复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，以有机系微滤膜为基膜，将水相与油相依次旋涂在基膜上，然后进行界面聚合和干燥处理制得有机溶剂纳滤复合膜。2.如权利要求1所述的有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，水相单体选用萘二胺、联苯二胺、间苯二胺、乙二胺或聚乙烯亚胺，油相单体选用均苯三甲酰氯。3.如权利要求2所述的有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，将水相单体溶于水或乙醇配制水相溶液，将油相单体溶于正己烷配制油相溶液。4.如权利要求3所述的有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，水相溶液中水相单体的质量浓度为0.01%-1%，水相单体与油相单体的质量比例为1.25-2:1。5.如权利要求3所述的有机溶剂纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，水相溶液中加有表面活性剂十二烷基磺酸钠。6.如权利要求1-5任一所述的有机溶剂纳滤复合膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景涛，郝澜，郭宏晓，吴晓莉，史本兵，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41