选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，所述纳滤膜包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成，所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％‑1％，其中所述酸性有机物单体占35％‑65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％‑0.2％。本发明专利技术还提供一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜的制备方法。本发明专利技术提供的纳滤膜对微量有机物具有高截留率，对钙镁离子具有低截留率，在有效去除微量有机物的同时保持了纳滤产水的化学稳定性和健康性。

【技术实现步骤摘要】
选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及纳滤膜及其制备
，特别是涉及一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
随着农药、药物及个人护理品、内分泌干扰物等微量有机物在世界各地的水环境中被检出，微量有机物污染成为一种新兴的环境问题。纳滤和反渗透技术被认为是具有高可靠性和稳定性的微量有机物去除方法，在水处理等领域具有广泛的应用前景。纳滤膜截留分子量在200-1000Da范围内，选择合适截留分子量的纳滤膜，可以有效去除绝大多数微量有机物。目前商品化纳滤膜主要包括全芳香和半芳香聚酰胺膜，其中较为致密的膜虽然可以有效去除微量有机物，但同时对水中Ca2+/Mg2+及其它一些无机盐离子也有较高的去除率。例如，NF90膜和NF40膜对Ca2+/Mg2+的截留率分别高于90％和70％。纳滤产水Ca2+浓度过低，水的化学稳定性变差，腐蚀性变强，同时Ca2+/Mg2+和总溶解固体过低，不利于饮水健康。为了维持纳滤产水的化学稳定性和健康性就需要进行水质调节，增加投资和运行成本。此外，纳滤对Ca2+的高效截留还会加剧其难溶盐如CaCO3等在膜表面的结垢，从而增加运行能耗和膜污染的控制成本。而较为疏松的纳滤膜例如SeproNF6膜和NTR7450膜，尽管对无机盐离子截留率较低，但其截留分子量通常在500Da以上，不能有效去除大多数微量有机物。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种对微量有机物具有高截留率并对钙镁离子具有低截留率的纳滤膜及其制备方法。一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成；所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％-1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％-65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.2％。在其中一个实施例中，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.6％-0.8％。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的45％-55％。在其中一个实施例中，所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体含有酸性官能团以及能够与酰氯基团发生聚合反应的氨基和羟基中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体为3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,4-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基苯磺酸、2,5-二氨基苯磺酸和丙氨酸中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种。一种选择性分离微量有机物和钙镁离子纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：将多孔支撑层置于含有多胺单体和酸性有机物单体的第一溶液中浸润后取出，在所述第一溶液中，所述多胺单体与所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％-1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％-65％；将附着有第一溶液的所述多孔支撑层浸入由酰氯单体溶于有机溶剂形成的第二溶液中，进行界面聚合反应，在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.2％；以及对进行所述界面聚合反应得到的复合膜进行热处理。在其中一个实施例中，所述第一溶液中，所述多胺单体与所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.6％-0.8％。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的45％-55％。在其中一个实施例中，所述热处理的温度为50℃-80℃。在其中一个实施例中，所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体含有酸性官能团以及可与酰氯基团发生聚合反应的氨基或羟基中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体为3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,4-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基苯磺酸、2,5-二氨基苯磺酸和丙氨酸中的至少一种。在其中一个实施例中，所述酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种。本专利技术提供的纳滤膜对微量有机物具有高截留率，对钙镁离子具有低截留率，在有效去除微量有机物的同时保持了纳滤产水的化学稳定性和健康性。本专利技术提供的制备方法通过控制多胺单体和酸性有机物单体的总质量浓度和比例，使得制备得到的纳滤膜过滤皮层负电荷密度较高，从而实现对微量有机物和钙镁离子的选择性分离，即在有效去除微量有机物的同时对钙镁离子有较低的截留率。附图说明图1为本专利技术实验例2中纳滤膜对4种无机盐的截留率比较；图2为本专利技术实验例3中纳滤膜对不同电性及分子量的微量有机物的截留率比较，其中W1表示:扑米酮(218Da)、+W2表示：甲氧苄氨嘧啶(290Da)、+W3表示：舒必利(341Da)、-W4表示:萘啶酸(232Da)、-W5表示:新诺明(253Da)、-W6表示:吲哚美辛(358Da)。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种选择性分离微量有机物和钙镁离子纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1，将多孔支撑层置于含有多胺单体和酸性有机物单体的第一溶液中浸润后取出，所述第一溶液中，所述多胺单体与所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％-1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％-65％；S2，将附着有第一溶液的所述多孔支撑层浸入由酰氯单体溶于有机溶剂形成的第二溶液中，进行界面聚合反应，在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.2％；以及S3，对进行所述界面聚合反应得到的复合膜进行热处理。本专利技术实施例提供的制备方法通过控制多胺单体和酸性有机物单体的总浓度和比例，使得制备得到的纳滤膜过滤皮层负电荷密度较高，从而实现对微量有机物和钙镁离子的选择性分离，即在有效去除微量有机物的同时对钙镁离子有较低的截留率。所述多孔支撑层优选的通过传统的工艺方法制备得到，例如将聚砜或聚醚砜与成孔剂、溶剂混合成铸膜液，并将所述铸膜液涂布于无纺布上，然后浸于水中，排出溶剂形成大量微孔得到。所述过滤皮层设置在所述多孔支撑层上，皮层的特征决定了膜的性能，本专利技术实施例所述过滤皮层根据界面聚合法，通过多胺单体和酸性有机物单体的混合水溶液与酰氯单体溶于有机溶剂形成的溶液在油水相界面发生反应制备得到。所述的有机溶剂可以为正已烷。在其中一个实施例中，本专利技术实施例选择性分离微量有机物和钙镁离子纳滤膜的制备方法在步骤S1后且在步骤S2之前，进一步包括将所述多孔支撑层从所述第一溶液中取出后，自然干燥或采用氮气吹干，排出多余的第一溶液。本专利技术实施例中，所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺中的至少一种。所述酸性有机物单体需含有酸性官能团以及能够与酰氯基团发生聚合反应的氨基和羟基中的至少一种。优选的，所述酸性有机物单体为3-氨基苯甲酸、4-氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成；所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％‑1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％‑65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％‑0.2％。

【技术特征摘要】
1.一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成；所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％-1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％-65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.2％。2.根据权利要求1所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.6％-0.8％。3.根据权利要求1所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的45％-55％。4.根据权利要求1-3任一项所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。5.根据权利要求1-3任一项所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，所述酸性有机物单体含有酸性官能团以及能够与酰氯基团发生聚合反应的氨基和羟基中的至少一种。6.根据权利要求1-3任一项所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，所述酸性有机物单体为3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,4-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基苯磺酸、2,5-二氨基苯磺酸和丙氨酸中的至少一种。7.根据权利要求1-3任一项所述的选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，其特征在于，所述酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种。8.一种选择性分离微量有机物和钙镁离子纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将多孔支撑层置于含有多胺单体和酸性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小，刘彦伶，解跃峰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11