一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜及其制备方法技术

一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜及其制备方法，属于污水处理技术领域。纳滤膜为复合膜，包括无纺布支撑层、超薄中间支撑层和超薄致密分离层，无纺布支撑层连接超薄中间支撑层的一侧，超薄致密分离层连接在超薄中间支撑层的另一侧。本发明专利技术的滤芯体积更小，功能更多，通量更大，净化效果更好。在较低压下仍具有较高通量，可以选择性去除自来水有害物质，保留对身体有益的小分子有机物和低价无机盐，出水口感好，烧水后容器不产生水垢，可满足用户对产水量和产水水质的需求。高通量纳滤膜的主要研究方向是改性分离层，而少有研究从支撑层和中间层入手来提高纳滤膜的通量和分离性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜及其制备方法，属于污水处理

技术介绍
纳滤膜是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术，以其操作压力低、高水通量、高截留率，同时保留对身体有益的小分子有机物和低价无机盐等优势，被逐渐广泛地应用于多种领域。制备高截留、高通量纳滤膜一直是研究热点，然而如何实现通量和截留率两者之间的平衡一直是个难题。目前研究的主要方向为改变配方体系或是通过后处理的方式来实现，但提升纳滤膜的通量幅度有限，且由于同时降低了脱盐层的致密度，使得膜的脱盐率下降较多。净水器根据使用过滤材质的不同分为微滤、超滤净水器、反渗透净水机、纳滤净水器。微滤、超滤净水器具有低压、大通量的优势，可将净水装置尺寸做到很小，比如净化水龙头，但膜的过滤精度太差。反渗透、纳滤净水机对自来水的净化程度非常高，但机器的尺寸都比较大，主要由于膜通量较小，需要装填多组滤芯，同时设置增压泵增压产水量才可满足用户需求，并且长期饮用纯净水不利于身体健康。纳滤膜是一种介于反渗透和超滤之间新型膜分离膜，又称“疏松型”反渗透膜。一般纳滤膜的操作压力范围在0.2-1.5MPa，孔径范围在几纳米左右，膜上多带电荷、对二价或多价离子及分子量介于200-2000之间的有机物有较高的脱除率。与其它分离膜相比，纳滤膜具有膜通量更大、过程渗透压低、选择性分离离子、操作压力低、系统的动力要求低等优势，已被广泛地应用于水处理、医药、食品和生物等领域。纳滤膜主要包括支撑层、中间层、分离层。其中能够提高纳滤膜通量的主要研究对象便是改性分离层，而少有研究从支撑层和中间层入手来提高纳滤膜的通量。纳滤膜的制备工艺主要有以下几种：相转化法、稀溶液涂层法、界面聚合法等。界面聚合法制备高通量聚酰胺纳滤膜，主要在反应体系中加入各种添加剂或无机纳米粒子，通过改变界面聚合反应程度降低脱盐层的交联度或厚度，来提高膜的水通量。例如，通过在油相中添加无机纳米粒子，基于其良好的水传递作用、亲水性、电荷效应和独特的孔道结构，从而实现通量的提升；或是在水相中添加小分子醇类、醚类或酮类，使其与油相的酰氯单体参与反应从而降低脱盐层的交联度；或者在后处理工艺中通过化学表面改性的方式(如一些酸类、碱类、醇类、次氯酸钠或者表面活性剂的表面改性)来实现通量的提升。上述这些方法对膜性能提升效果并不显著，并且脱盐层致密度的降低使得膜的分子截留下降明显。相转化法和稀溶液涂层法制备纳滤膜的壁垒在于较难控制分离层厚度及均匀度，膜层厚度较厚跨膜阻力较大难实现高通量。磺化聚砜类聚合物具有较好的成膜能力，且通过控制相转化过程可制备纳滤或反渗透膜，但是由于所形成的致密分离层厚度较厚，通量并没有大幅度提高，甚至往往低于聚酰胺纳滤膜的通量。在支撑底膜上涂覆交联涂层也可制备纳滤膜，如聚乙烯醇交联涂层，由于不能有效控制交联程度及涂层厚度，其膜通量并不高。在提高纳滤膜的通量的方法中少有研究支撑层和中间层对提升膜通量有多大影响。中国专利技术专利申请CN105040275公开了一种用于反渗透膜的湿法基材无纺布及其制备方法。该文献并未提到无纺布对膜通量的影响，只涉及到无纺布性能参数对铸膜的影响和一种简制作无纺布的方法。市场上多为体积较大的净水器，而智能水龙头受限于龙头结构形式，其过滤材质主要为过滤网、活性炭滤材或超微滤膜丝，由于滤材的过滤精度非常低，该龙头并不能有效实现自来水深层净化。中国专利技术专利申请201510099468.5和201520162180.3均公开了一种净水的智能水龙头，但滤材主要为过滤网或活性炭滤材，不能实现自来水的深度净化。目前市场上用于自来水净化的多为净水器，聚高过滤精度的智能净水龙头很少。净化水龙头外形尺寸较小，滤材装填量非常有限，其用滤材多为活性炭、PP棉，滤过滤精度较差，无法实现对自来水的深度净化处理。而现有纳滤膜通量偏低无法应用于智能净水龙头。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜及其制备方法。一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜制备方法，纳滤膜为复合膜，包括无纺布支撑层、超薄中间支撑层和超薄致密分离层，无纺布支撑层连接超薄中间支撑层的一侧，超薄致密分离层连接在超薄中间支撑层的另一侧；含有以下步骤；超薄中间支撑层制备：聚合物料液通过狭缝涂头定量涂覆于支撑层表面，通过调节涂头与支撑层间的距离以及料液层厚度来调整支撑层厚度，之后经过凝胶槽、清洗槽、淬火槽使膜片清洗和定性，即得到功能化的超滤复合底膜；超薄致密分离层制备：将底膜首先通过水相浸渍槽，经过风刀的吹扫在所述的超滤底膜上形成一层水溶液薄膜；然后通过油相狭缝涂头，将油相定量涂覆与底膜上，使水相与油相发生界面聚合反应，通过调节涂头与支撑层间的距离以及料液层厚度来调整界面聚合反应的交联程度及成膜厚度。最后通过温度为60-110℃的烘箱，最佳温度为80℃，在这个温度条件下继续进行界面聚合反应2-4min，最佳反应时间3min，在所述的超滤底膜上形成完整的聚酰胺脱盐层。一种一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜制备方法，含有以下步骤；分离层的制备工艺，采用狭缝挤出定量涂覆法；在压力为0.4MPa～0.6MPa，温度为25℃，硬度为200～300mg/L的市政自来水中，专用纳滤膜1812型膜元件的产水通量为175LMH，硬度为55mg/l；专用纳滤膜的产水通量为210LMH，硬度为60mg/l；专用纳滤膜的产水通量为180LMH，硬度去除率为70％。一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，纳滤膜为复合膜，包括无纺布支撑层、超薄中间支撑层和超薄致密分离层，无纺布支撑层连接超薄中间支撑层的一侧，超薄致密分离层连接在超薄中间支撑层的另一侧。无纺布支撑层是功能化无纺布，整体呈单层或多层结构，其厚度在10μm至100μm之间，单位面积克重在20g/m2至100g/m2之间，透气度0.1cc/cm2/sec至13cc/cm2/sec之间；功能化无纺布的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚砜或其混合物；功能化无纺布包含但不限于活性碳纤维、交换树脂纤维、纳米银等；功能化无纺布包括但不限于去除余氯、吸附重金属离子和小分子有机物，抗菌性、耐酸碱等；功能化无纺布的支撑体的纤维包括但不限于长纤维、短纤维、细纤维和粗纤维或其混合物，纤维直径在0.05μm至50μm之间。中间层为超薄、亲水性极佳的超薄中间支撑层，超薄中间支撑层为聚合物层，厚度在10μm至40μm之间；超薄中间支撑层的断面孔结构是对称型或非对称型的海绵状孔或指状孔结构或其混合型孔结构，孔径范围在0.001μm至10μm之间；聚合物层的聚合物包括：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇或其中一种或两种以上的混合物。聚合物的添加剂包括有机添加剂和无机添加剂，有机添加剂包括不同分子量聚乙二醇、异丙醇、不同分子量聚乙烯吡咯烷酮、Tween、纤维素或其中一种或两种以上的混合物；无机添加剂包括碳纳米管、纳米二氧化钛、纳米二氧化铝、活性炭、氯化锂其中一种或两种以上的混合物。超薄致密分离层为哌嗪体系的聚酰胺膜，聚酰胺膜的水相单体包括哌嗪、添加剂、酸吸收剂、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于纳滤膜为复合膜，包括无纺布支撑层、超薄中间支撑层和超薄致密分离层，无纺布支撑层连接超薄中间支撑层的一侧，超薄致密分离层连接在超薄中间支撑层的另一侧。

【技术特征摘要】
1.一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于纳滤膜为复合膜，包括无纺布支撑层、超薄中间支撑层和超薄致密分离层，无纺布支撑层连接超薄中间支撑层的一侧，超薄致密分离层连接在超薄中间支撑层的另一侧。2.根据权利要求1所述的一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于无纺布支撑层是功能化无纺布，整体呈单层或多层结构，其厚度在10μm至100μm之间，单位面积克重在20g/m2至100g/m2之间，透气度0.1cc/cm2/sec至13cc/cm2/sec之间。3.根据权利要求1所述的一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于功能化无纺布的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚砜或其混合物；功能化无纺布包含但不限于活性碳纤维、交换树脂纤维、纳米银、离子筛、分子筛。4.根据权利要求1所述的一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于超薄中间支撑层为聚合物层，厚度在10μm至40μm之间；超薄中间支撑层的断面孔结构是对称型或非对称型的海绵状孔或指状孔结构或其混合型孔结构，孔径范围在0.001μm至10μm之间；聚合物层的聚合物包括：聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇或其中一种或两种以上的混合物。5.根据权利要求4所述的一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于聚合物的添加剂包括有机添加剂和无机添加剂，有机添加剂包括不同分子量聚乙二醇、异丙醇、不同分子量聚乙烯吡咯烷酮、吐温、酮类、醚类、纤维素或其中一种或两种以上的混合物；无机添加剂包括碳纳米管、纳米二氧化钛、纳米二氧化铝、活性炭、氯化锂、氧化石墨烯其中一种或两种以上的混合物。6.根据权利要求1所述的一体式智能净水龙头专用复合纳滤膜，其特征在于超薄致密分离层为哌嗪体系的聚酰胺膜，聚酰胺膜的水相单体包括哌嗪、添加剂、酸吸收剂、保湿剂，哌嗪浓度在0.4％～1.5％之间，添加剂为纳米氧化石墨烯，含量为200ppm～500ppm，酸吸收剂为有机胺，含量为0.5～3％，保湿剂为小分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，张庆磊，彭文娟，李锁定，汪洋，张翠苗，
申请(专利权)人：北京碧水源膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11