高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法，其包括以下步骤：步骤S10、将聚砜类高分子材料用极性有机溶剂溶解，并添加亲水致孔剂后配制成铸膜液；步骤S20、将步骤S10中制得的铸膜液经过真空脱泡后，均匀涂敷在无纺布支撑层上，然后经过凝固浴处理后形成具有一定孔径和一定亲水性的底膜；步骤S30、将步骤S20中制得的底膜浸入到水相中，充分浸润后沥干，然后再浸入到有机相中，反应后把膜表面的有机溶剂除去，经过后处理、烘干后制成复合纳滤膜。本方法制备的纳滤膜具有通量高、截留性能好，而且膜亲水性能好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合纳滤膜的制备方法和制造工艺，尤其涉及一种高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤(NF)是20世纪80年代后期发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的新型膜分离技术，早期称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤技术是为了适应工业软化水的需求及降低成本而发展起来的一种新型的压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间，膜孔径约为1nm左右，适宜分离大小约为lnm的溶解组分，故称为“纳滤”。纳滤膜分离在常温下进行，无相变，无化学反应，不破坏生物活性，能有效的截留二价及高价离子、分子量高于200的有机小分子，而使大部分一价无机盐透过，可分离同类氨基酸和蛋白质，实现高分于量和低分子量有机物的分离，且成本比传统工艺还要低。因而被广泛应用于超纯水制备、食品、化工、医药、生化、环保、冶金等领域的各种浓缩和分离过程。纳滤膜的制备方法有多种，主要的有：L-S相转化法、共混法、荷电法、紫外辐照法以及复合法等。中国专利(CN102423643A)利用丝胶蛋白水溶液与含芳香多元酰氯的有机溶液之间的界面缩聚法制备得到一种高通量阴离子复合纳滤膜；中国专利(CN1636626A)通过胺端基聚酰胺与聚苯三甲酰氯有机溶液的界面聚合法制得新型纳滤膜，该膜在0.6MPa下水通量38.3～56.8L/m2.h之间，对1000mg/L氯化钠的截留率在41.8～53.8％之间；中国专利(CN102247771A)分别以含磺酸基的烯类单体和含有羟基或羧基的烯类单体为单体采用紫外辐照分步接枝的方法制备了一种荷负电纳滤膜，该膜在0.4MPa下通量为28.3～36.6L/m2.h，对硫酸钠的截留率为94.8～97.9％，对氯化钠的截留率为60.2～65.3％。复合法是目前采用最多也是最有效的制备纳滤膜的方法，该方法是在多孔底膜上复合一层具有纳米孔径的超薄功能层，底膜作为支撑层，而决定膜特点和分离性能的是超薄功能层。复合膜的优点是可以选取不同的材料制取底膜和复合膜，使它们的性能分别达到最优化。而复合法中界面聚合法又是其中最重要的一种制备纳滤膜的方法，目前工业化的纳滤膜中主要就是通过界面聚合法制备而来。界面聚合法是用两种反应活性很高的单体，在两个互不相容的界面处发生聚合反应，从而在多空支撑体上形成薄层。由以上内容得知，以上几种方法制备的纳滤膜在截留率尤其水通量方面有很大的提升空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高亲水性高通量以及高截留性能纳滤膜的制备方法，制备的纳滤膜水通量高、截留性能好，而且膜亲水性能好。本专利技术的高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：步骤S10、将聚砜类高分子材料用极性有机溶剂溶解，并添加亲水致孔剂后配制成铸膜液；步骤S20、将步骤S10中制得的铸膜液经过真空脱泡后，均匀涂敷在无纺布支撑层上，然后经过凝固浴处理后形成具有一定孔径和一定亲水性的底膜；步骤S30、将步骤S20中制得的底膜浸入到水相中，充分浸润后沥干，然后再浸入到有机相中，反应后把膜表面的有机溶剂除去，经过后处理、烘干后制成复合纳滤膜。本专利技术中，为了使步骤S10中制得的铸膜液能够与无纺布支撑层更好的结合，形成通量更高、截留性能更好，而且膜亲水性更好的纳滤膜，步骤S10中，铸膜液中聚砜类高分子材料的质量百分含量为15～22％，优选17～20％；亲水致孔剂的质量百分含量为1～3％。优选地，步骤S10中：所述聚砜类高分子材料为普通双酚A型聚砜、聚醚砜、聚苯砜以及它们不同磺化度的一系列高聚物中的一种或者两种以上的混合物；和/或，所述极性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或者其中两种以上的混合物；当极性有机溶剂采用此处所述的几种时，能够使聚砜类高分子材料更好的溶解。和/或，所述亲水致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、亲水纳米二氧化钛或者其中两者以上的混合物；以便制得的纳滤膜亲水性和孔径大小更合适。优选地，步骤S20中，“然后经过凝固浴处理”具体为：放入到凝固浴中待凝胶完成，然后浸泡3～5小时使残余的极性有机溶液扩散出来，所述凝固浴为纯水或步骤S30中所述的有机溶剂与水的混合物，以便使凝胶更快速的凝固。优选地，为了获得通量高、截留性能好的纳滤膜，步骤S20中所述“一定孔径”为孔径10～50nm，更优选10～30nm；和/或，步骤S20中，为了获得亲水性能更好的纳滤膜，优选地，所述“一定亲水性”指超滤膜的接触角为10～40°，更优选为5～30°。优选地，步骤S30中，所述水相中添加有哌嗪、碳酸钠、樟脑磺酸、三乙胺和十二烷基苯磺酸钠，碳酸钠的作用是作为酸吸收剂，促进反应的进行，樟脑磺酸和三乙胺的作用是辅助调节水相中的酸碱度，十二烷基苯磺酸钠的作用为作为表面活性剂，促使反应单体哌嗪在聚砜类底膜表面的均匀吸附，再就是减少底膜在水相中的停留时间，更利于工业化。优选地，步骤S30中的水相中，所述哌嗪的质量百分含量为0.5～3％，更优选为0.7～1.5％；为了使反应更易进行，碳酸钠的质量百分含量为0.1～1％，更优选为0.2～0.6％；水相中樟脑磺酸和三乙胺的含量为使水相的PH值为10～11；十二烷基苯磺酸钠的质量百分含量为0.05％～0.2％，在此范围内，能够更好地促使反应单体哌嗪在聚砜类底膜表面的均匀吸附，减少底膜在水相中的停留时间。本专利技术中，步骤S30中的有机相为均苯三甲酰氯溶于有机溶剂制得的混合物；为了使均苯三甲酰氯更好的溶解于有机溶剂中，所述有机溶剂优选为正己烷、环己烷或IsoparG(异构烷烃，下同)为了使反应具有合适的速度及较高的转化率，所述有机相中均苯三甲酰氯的质量百分含量优选为0.2～0.8％，更优选为0.3～0.6％。本专利技术中，步骤S30中，所述的“后处理”具体为：将超滤膜进行酸洗或碱洗后，以促使酰氯基团的水解以及清洗掉过量的胺类物质，然后在水中浸泡处理；所述酸洗使用的酸溶液优选质量百分含量为0.2～0.7％的强酸或质量百分含量在3～8％的弱有机酸；所述碱洗使用的碱溶液优选为质量百分含量为0.3～0.8％的碳酸钠溶液。优选地，步骤S30中，底膜在水相中浸润15～25秒，在有机相中反应15～20秒，以便充分反应；和/或，步骤S30中，所述烘干为在温度为40～60℃温度条件下烘干3～5分钟，这样在保证膜被烘干的同时，能有效的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S10、将聚砜类高分子材料用极性有机溶剂溶解，并添加亲水致孔剂后配制成铸膜液；步骤S20、将步骤S10中制得的铸膜液经过真空脱泡后，均匀涂敷在无纺布支撑层上，然后经过凝固浴处理后形成具有一定孔径和一定亲水性的底膜；步骤S30、将步骤S20中制得的底膜浸入到水相中，充分浸润后沥干，然后再浸入到有机相中，反应后把膜表面的有机溶剂除去，经过后处理、烘干后制成复合纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤S10、将聚砜类高分子材料用极性有机溶剂溶解，并添加亲水致孔剂
后配制成铸膜液；
步骤S20、将步骤S10中制得的铸膜液经过真空脱泡后，均匀涂敷在无纺
布支撑层上，然后经过凝固浴处理后形成具有一定孔径和一定亲水性的底膜；
步骤S30、将步骤S20中制得的底膜浸入到水相中，充分浸润后沥干，然
后再浸入到有机相中，反应后把膜表面的有机溶剂除去，经过后处理、烘干后
制成复合纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方
法，其特征在于，步骤S10中，铸膜液中聚砜类高分子材料的质量百分含量为
15～22％，优选17～20％；亲水致孔剂的质量百分含量为1～3％。
3.根据权利要求1所述的高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方
法，其特征在于，步骤S10中：
所述聚砜类高分子材料为普通双酚A型聚砜、聚醚砜、聚苯砜以及它们不
同磺化度的一系列高聚物中的一种或者两种以上的混合物；
和/或，所述极性有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种或者其中两种以上的混合物；
和/或，所述亲水致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、亲水纳米二氧化钛
或其中两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方
法，其特征在于，步骤S20中，“然后经过凝固浴处理”具体为：放入到凝固
浴中待凝胶完成，然后浸泡3～5小时使残余的极性有机溶液扩散出来，所述凝
固浴为纯水或步骤S20中所述的有机溶剂与水的混合物。
5.根据权利要求1所述的高亲水性高通量高分离性能复合纳滤膜的制备方
法，其特征在于，步骤S20中所述“一定孔径”为孔径10～50nm，优选10～
30nm；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，
申请(专利权)人：普瑞奇科技北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11