一种荷正电纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种荷正电纳滤膜的制备方法，该制备方法包括制备预处理基膜、制备涂覆液、涂覆与固化等步骤。本发明专利技术的荷正电纳滤膜具有良好的稳定性和抗流失性。本发明专利技术通过调整共聚物单体组成及配比就能够提高荷正电纳滤膜的荷电性与亲疏水性，可以有效提高本发明专利技术荷正电纳滤膜的水通量。本发明专利技术荷正电纳滤膜的制备方法简单，生产成本低，本发明专利技术使用的功能性聚合物材料简单易得，具有良好的工业应用前景。

Preparation method of positively charged nanofiltration membrane

The invention relates to a preparation method of a positively charged nanofiltration membrane, which comprises the steps of preparing a pretreatment basement membrane, preparing a coating solution, coating and curing, etc.. The positively charged nanofiltration membrane of the invention has good stability and resistance to loss. By adjusting the composition and the ratio of the copolymer monomer, the invention can increase the charge and the hydrophilic hydrophobicity of the charged nanofiltration membrane, and can effectively improve the water flux of the positively charged nanofiltration membrane. The preparation method of the positively charged nanofiltration membrane is simple and the production cost is low, and the functional polymer material used in the invention is simple and easy to obtain, and has good industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种荷正电纳滤膜的制备方法
本专利技术属于膜分离
更具体地，本专利技术涉及一种荷正电纳滤膜的制备方法。
技术介绍
膜分离技术由于具有投资小、占地少、无污染、高效、节能等特点逐渐发展成为一种新型的物质分离纯化方法。其中，纳滤作为一种新型压力驱动膜分离过程，已成为膜分离技术研究中的热点。纳滤是20世纪80年代后发展起来的一种介于反渗透和超滤之间的膜分离技术，早期称之为“低压反渗透”或“疏松反渗透”分离技术。纳滤膜的截留分子量是200～2000Da，适宜分离纳米级溶解组分以及截留糖类等低相对分子质量有机物，故称之为“纳滤”。纳滤膜分离物质主要依靠孔径筛分和静电排斥两种作用，因此借此可以对物质进行选择性分离。由于纳滤膜具有这种独特的分离效果，已被广泛应用于水软化、废水处理、生物制药、石油化工等领域里的物质分离与纯化过程。大部分商品化纳滤膜为复合膜且为荷负电膜。纳滤膜主要是由多孔支撑层与表面功能层构成。目前，主要是采用界面聚合法制得的聚酰胺类PA膜，与采用相转化法制得的醋酸纤维素CA、磺化聚(醚)砜、磺化聚醚醚酮等膜。前者脱盐率高、通量大、操作压力要求低，但不耐游离氯，抗结垢和污染能力差。后者制作较容易、价格便宜，耐游离氯、膜面平滑不易结垢和污染，但耐热性差、易发生化学及生物降解。在实际应用中往往需要使用荷正电膜，例如高价金属离子回收、电镀废水处理、含放射性金属离子处理等都需要使用荷正电膜。现已开发制备荷正电纳滤膜的功能性聚合物材料以及制备方法还很少。表面涂覆法是一种简单制膜方法，这种方法只是将功能性聚合物溶液直接涂覆于基膜表面上，再固定化处理。这种方法制得的复合膜结构和性能易于调控，可以通过采用后交联处理方式以及控制交联液交联程度来改善和调控所制荷正电复合纳滤膜的稳定性和流失性。同时表面涂覆法制膜工艺简单，易于实现产业化生产。CN02103752公开了一种将聚丙烯酸氨基酯类聚合物通过交联方法涂覆在基膜表面上制备荷正电纳滤膜的方法。但该方法所需的交联时间为5h，长时间交联使得所制复合纳滤膜很难实现工业化连续化生产，同时还存在使用有机溶剂导致的环境污染问题。针对现有技术的不足，本专利技术人在总结现有技术的基础之上，通过大量实验研究与分析，研制出一种荷正电复合纳滤膜的制备方法。
技术实现思路
[要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种荷正电纳滤膜的制备方法。[技术方案]本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术涉及一种荷正电纳滤膜的制备方法。该制备方法的步骤如下：A.制备预处理基膜配制浓度为以重量计0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液与浓度为以重量计0.1～0.3％的吐温水溶液；聚乙烯醇水溶液与吐温水溶液按照体积比1:0.8～1.2混合均匀，得到中间层涂覆液；然后，将所述的中间层涂覆液均匀涂覆在多孔支撑层上，干燥，得到所述的预处理基膜；B.制备涂覆液将2～5重量份聚乙烯醇与3.6～4.4重量份阳离子聚电解质加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用无机酸或无机碱水溶液将其pH值调节至2，接着将该溶液加热至温度75～80℃，得到一种混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均匀，在室温下进行预交联7.2～8.2min，接着使用自来水冷却至室温，得到所述的涂覆液；C.涂覆与固化将步骤B得到的涂覆液均匀涂覆在步骤A得到的预处理基膜上，再在温度70～75℃下加热除去水，烘干固化，得到所述的荷正电纳滤膜。根据本专利技术的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的多孔支撑层选自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超滤膜。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的中间层涂覆液在温度20～30℃和空气相对湿度55～65％的条件下进行涂覆，所述中间层涂覆液的涂覆量是28～43g/m2。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述中间层涂覆液在温度60～80℃的条件下干燥10～25min。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的无机酸是盐酸、硫酸、硝酸或磷酸；所述无机酸水溶液的浓度是1～4M。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾；所述无机碱水溶液的浓度是1～5M。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的阳离子聚电解质选自阳离子纤维素、聚乙烯亚胺、聚烯丙基氯化铵、聚乙烯基氯化亚胺或聚二烯丙基二甲基氯化铵。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述涂覆液在预处理基膜上的涂覆量是40～55g/m2。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的涂覆液在温度20～30℃与空气相对湿度55～65％的条件下进行涂覆。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的烘干固化是在温度60～80℃的条件下烘干固化10～25min。下面将更详细地描述本专利技术。本专利技术涉及一种荷正电纳滤膜的制备方法。该制备方法的步骤如下：A.制备预处理基膜配制浓度为以重量计0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液与浓度为以重量计0.1～0.3％的吐温水溶液；聚乙烯醇水溶液与吐温水溶液按照体积比1:0.8～1.2混合均匀，得到中间层涂覆液；然后，将所述的中间层涂覆液均匀涂覆在多孔支撑层上，干燥，得到所述的预处理基膜；在本专利技术中，聚乙烯醇的主要作用是加强正电涂层与多孔支撑层的结合力，解决涂层流失性问题。吐温的主要作用是表面活性剂的作用，提高聚乙烯醇涂覆均匀性。在本专利技术中，如果聚乙烯醇水溶液的浓度超过0.1～0.3％范围时，则中间层涂覆液的粘度较大易导致涂膜不均形成缺陷；如果吐温水溶液的浓度超过0.1～0.3％范围时，则易形成涂覆层较厚导致涂层缺陷；如果聚乙烯醇水溶液与吐温水溶液的体积比超过所述范围时则易导致中间涂覆液结合力较弱，无法解决涂层的流失性问题。根据本专利技术，所述的多孔支撑层选自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超滤膜。本专利技术使用的平板超滤膜是目前市场上销售的产品，例如由中科瑞阳膜技术(北京)有限公司以商品名聚砜PS超滤膜销售的聚砜平板超滤膜、由美国Sepro公司以商品名PAN50销售的聚丙烯腈平板超滤膜、由上海名列化工科技有限公司以商品名ML_DF系列微孔膜销售的聚偏氟乙烯平板超滤膜。在本专利技术中，所述的中间层涂覆液在温度20～30℃和空气相对湿度55～65％的条件下进行涂覆，所述中间层涂覆液的涂覆量是28～43g/m2。在本专利技术中，涂覆时使用的涂覆设备是本
里通常使用的涂覆设备，例如狭缝挤出涂布机或辊式涂布机。在涂覆时，如果所述中间层涂覆液的涂覆量超过所述的范围，则中间涂覆层过厚导致荷正电涂层易流失。根据本专利技术，所述中间层涂覆液在温度在温度60～80℃的条件下干燥10～25min，得到所述的预处理基膜。B.制备涂覆液将2～5重量份聚乙烯醇与3.6～4.4重量份阳离子聚电解质加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用无机酸或无机碱水溶液将其pH值调节至2，接着将该溶液加热至温度75～80℃，得到一种混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均匀，在室温下进行预交联7.2～8.2min，接着使用自来水冷却至室温，得到所述的涂覆液；在这个步骤中，聚乙烯醇与阳离子聚电解质得到的混合共聚物是经过预交联的荷正电涂覆液。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：A.制备预处理基膜配制浓度为以重量计0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液与浓度为以重量计0.1～0.3％的吐温水溶液；聚乙烯醇水溶液与吐温水溶液按照体积比1:0.8～1.2混合均匀，得到中间层涂覆液；然后，将所述的中间层涂覆液均匀涂覆在多孔支撑层上，干燥，得到所述的预处理基膜；B.制备涂覆液将2～5重量份聚乙烯醇与3.6～4.4重量份阳离子聚电解质加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用无机酸或无机碱水溶液将其pH值调节至2，接着将该溶液加热至温度75～80℃，得到一种混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均匀，在室温下进行预交联7.2～8.2min，接着使用自来水冷却至室温，得到所述的涂覆液；C.涂覆与固化将步骤B得到的涂覆液均匀涂覆在步骤A得到的预处理基膜上，再在温度70～75℃下加热除去水，烘干固化，得到所述的荷正电纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤如下：A.制备预处理基膜配制浓度为以重量计0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液与浓度为以重量计0.1～0.3％的吐温水溶液；聚乙烯醇水溶液与吐温水溶液按照体积比1:0.8～1.2混合均匀，得到中间层涂覆液；然后，将所述的中间层涂覆液均匀涂覆在多孔支撑层上，干燥，得到所述的预处理基膜；B.制备涂覆液将2～5重量份聚乙烯醇与3.6～4.4重量份阳离子聚电解质加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用无机酸或无机碱水溶液将其pH值调节至2，接着将该溶液加热至温度75～80℃，得到一种混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均匀，在室温下进行预交联7.2～8.2min，接着使用自来水冷却至室温，得到所述的涂覆液；C.涂覆与固化将步骤B得到的涂覆液均匀涂覆在步骤A得到的预处理基膜上，再在温度70～75℃下加热除去水，烘干固化，得到所述的荷正电纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的多孔支撑层选自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超滤膜。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的中间层...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，张庆磊，彭文娟，李锁定，卞玲玲，汪洋，
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