一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用，该纳滤膜主要是由基层以及其上的修饰层所构成，修饰层中分布有葫芦脲。制备方法包含以下步骤：配制基膜溶液，机械搅拌至全部溶解，静置脱泡，在无纺布上刮成平板膜；配置第一单体的水溶液和第二单体的有机溶液，在第一单体水溶液中加入超分子搅拌溶解，在基膜表面进行界面聚合，制备好的膜放置在去离子水中保存待用。本发明专利技术制作特点是采用超分子作为界面聚合添加剂，制备工艺简单，制得的超分子复合纳滤膜通量大、截留率高。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用，属于聚合物膜

技术介绍
纳滤（NF）是20世纪80年代末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压力驱动膜过程。纳滤膜的截留分子量在200-1000之间。膜孔径在1nm左右，适宜分离大小约为1nm的溶解组分，故称为“纳滤”。由于纳滤膜特殊的孔径范围和制备时的特殊处理（复合、荷电化），使其具有较特殊的分离性能。纳滤膜的一个很大特征是膜表面或膜中存在带电基团，因此纳滤膜分离具有两个特征，即筛分效应和电荷效应。分子量大于膜的截留分子量的物质将被膜截留，反之则透过，这就是膜的筛分效应；膜的电荷效应又称Donnan效应，是指离子与膜所带的电荷的静电作用。对不带电荷的分子的过滤主要靠位阻效应即电荷效应，利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要靠电荷效应，纳滤膜表面分离曾由聚电解质构成，膜表面带有一点的电荷，大多数纳滤膜表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在低压条件下仍具有较高脱盐性能的主要原因。根据纳滤膜的特点，纳滤膜主要应用于以下几个方面：饮用水的净化：纳滤膜最大的应用领域是饮用水的软化和有机物的脱除，随着水污染的加具，人们对饮用水水质越来越关心。传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂滤、和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌，而对各种溶解化学物质的脱除率却很低，随着水资源贫乏的日益严峻、环境污染的加剧和各国饮用水标准的提高，可脱除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理技术”日益受到人们的重视。膜分离实验表明，纳滤膜可以去除消毒过程产生的微毒副产物、重金属、天然有机物及硫酸盐硝酸盐等。同时具有处理水质好、稳定、化学药剂用量少、节能、易于管理和维护，基本可以达到零排放等优点。工业废水处理：现代工业的发展在为社会创造巨大经济利益的同时，也产生了严重的环境污染问题，越来越多的海洋、湖泊及河流等由于大量工业废水的排入而被污染，给人类及动植物的生存造成严重威胁，膜分离技术的特点使其在工业废水处理方面发挥着重要作用。纳滤膜以其特殊的分离性能成功的应用于造纸、电镀、印染等行业废水的处理上。在工业印染废水中，组织废水具有高CODCr浓度高和高色度的特点，尤其是色度的去除一直是废水处理的难点，废水中绝大多数染料为复杂芳环结构，不易降解，不易被氧化，废水处理的难度很大；同时废水中所含的盐也进一步降低废水的可生物降解性。从理论上讲，多种物理化学方法可以用于染料废水的脱色处理，如絮凝沉淀、吸附、离子交换、膜处理、化学氧化、光氧化、电解及生物处理方法等，但是单一的处理方法都无法将废水处理到可回收的程度。高浓度的印染废水对环境造成严重的污染，直接影响纺织工业的持续发展，随着国家和社会对环境保护的要求日益严格，开发有效的染料废水处理方法和工艺是十分有必要。纳滤膜技术是近几年发展起来的一种新型分离技术，主要基于孔径筛分效应和荷电效应来实现对物料的分离，对相对分子量大于200的有机物和高价离子具有很高的截留率，所以纳滤技术尤其适用于印染废水的处理，而且纳滤膜的渗透压远低于反渗透，所以使纳滤过程的操作压较低，从而可以达到较低水处理成本的目的。制药：利用纳滤膜技术可以提纯和浓缩生化试剂，不仅仅可以降低有机溶剂与水的消耗量，而且可以去除微量的有机污染及低分子量盐，最终达到节能、提高产品质量的效果。纳滤膜已成功地应用于红霉素、金霉素、万古霉素和青霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程中。维生素B12由发酵得到，传统的生产工艺复杂，产率低。用微滤替代传统的过滤，经微滤的发酵清液用纳滤膜可浓缩10倍以上，从而大大减少了萃取剂用量，并提高了设备的生产能力。被萃取后的水相还有少量的维生素Ｂ12及一定的溶剂，通过纳滤可进行截留，以减少产品的损失。粗产品纯化过程中所使用的溶剂，也可以用纳滤膜处理回收使用。食品加工：由于纳滤膜具有较高的抗污染能力，细菌不易在纳滤膜表面生存繁衍，由于纳滤膜能脱除一部分盐，能减少盐对蒸发器的腐蚀。常用语酵母和奶酪的加工过程。它解决废水排放的问题，还可提高经济效益，而且纳滤膜也有利于发酵溶液中有机酸的回收利用。在溶液处于低pH值时，这些酸并未离解，很容易透过纳滤膜；而在高pH值条件下，由于离解的酸与膜之间相互的排斥作用使得大部分酸被膜截留，同时膜也截留了糖类化合物，有利于回收再利用。因此，调节发酵溶液的pH值，使它处于适当的范围，并用纳滤膜脱除发酵溶液中的有机酸，截留酵母菌、未发酵的糖以及其他有用成分，将这些截留物质再返回到发酵容器中重新利用，这样不仅可以减弱产物对发酵过程的抑制作用，同时有利于回收利用酵母菌和糖类。不仅提高了产量，还减少了高成本原料的费用。另外，纳滤膜还可以用于纺织、皮革加工等领域废水的处理以及手性物质的分离。由于其特殊的分离性能，纳滤将越来越广泛地应用于许多领域如提高饮用水质量、软化水、染料、色素、医药与生化产品的提纯与浓缩以及油水深度分离、染料、印刷、纺织、化学与医药废水的脱色等领域。耐溶剂、耐酸碱的纳滤膜应用前景更广。但是，纳滤膜在应用于分离过程中，截留率和水通量都需要提高的需求。
技术实现思路
本专利技术针对目前复合纳滤膜通量小，对小分子染料截留率低的不足，为了改善界面聚合层的厚度和电性提高复合纳滤膜的通量和截留率，提出在界面聚合水相溶液中加入一种新型材料对膜进行改性，即一种超分子复合纳滤膜制备方法。本专利技术通过以下步骤得以实现：本专利技术的第一个方面：一种超分子复合纳滤膜，包括有基层及其表面覆盖的修饰层，所述的修饰层是指分布有葫芦脲的聚合物层；所述的基层是有机纳滤膜。所述的葫芦脲是指葫芦脲[n](n=5～12中的任意整数)及其衍生物。所述的基层的材质选自聚酰胺、聚酰亚胺、醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇等。所述的基层还可以覆盖于支撑层之上，所述的支撑层可以选自无纺布等。在一个实施例中，所述的聚合物层是由第一单体和第二单体相互聚合而成；所述的第一单体是哌嗪类单体或者含胺基单体，所述的第二单体是酰氯类单体。本专利技术的第二个方面：一种超分子复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：i).将第一单体、葫芦脲溶解于第一溶液中，得到第一相；ii).将第二单体溶解于第二溶液中，得到第二相；iii).将第一相施加于基层上，再将第二相施加于第一相上，进行界面聚合反应，得到复合膜。所述的第一溶液和第二溶液不互溶。在一个实施例中，第一溶液是水，第二溶液是正己烷。在一个实施例中，第一单体是哌嗪类单体或者含胺基单体，第二单体是酰氯类单体。在一个实施例中，第一单体在第一相中的质量浓度为0.01～5%，葫芦脲在第一相中的质量浓度为0.01～5%；第二单体在第二相中的质量浓度为0.01～5%。本专利技术的第三个方面：超分子复合纳滤膜在液体过滤中的应用。所述的应用，是指荷电物质、中性物质或者他们的混合物的过滤或分离。本专利技术的第四个方面：一种在有机分离膜的表面负载超分子的方法，包括如下步骤：i).将含有第二单体的第二溶液施加于有机分离膜上；ii).再将含有葫芦脲和第一单体的第一溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超分子复合纳滤膜，其特征在于，包括有基层及其表面覆盖的修饰层，所述的修饰层是指分布有葫芦脲的聚合物层；所述的基层是有机膜。

【技术特征摘要】
1.一种超分子复合纳滤膜，其特征在于，包括有基层及其表面覆盖的修饰层，所述的修饰层是指分布有葫芦脲的聚合物层；所述的基层是有机膜。2.根据权利要求1所述的超分子复合纳滤膜，其特征在于，所述的葫芦脲是指葫芦脲[n]或其衍生物，其中n=5～12中的任意整数。3.根据权利要求1所述的超分子复合纳滤膜，其特征在于，所述的基层的材质选自聚酰胺、聚酰亚胺、醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇等。4.根据权利要求1所述的超分子复合纳滤膜，其特征在于，所述的基层还可以覆盖于支撑层之上，所述的支撑层可以选自无纺布等。5.根据权利要求1所述的超分子复合纳滤膜，其特征在于，所述的聚合物层是由第一单体和第二单体相互聚合而成；所述的第一单体是哌嗪类单体或者含胺基单体，所述的第二单体是酰氯类单体。6.权利要求1～5任一项所述的超分子复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：i).将第一单体、葫芦脲溶解于第一溶液中，得到第一相；ii)....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世鹏，郭家林，王珏，陈伯志，邢卫红，徐南平，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32