高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用技术

一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；将超滤基膜二热处理后得到高通量荷正电耐酸型纳滤膜。本发明专利技术制备的纳滤膜在保证耐酸性和盐截留率的前提下，其通量提高了100％～250％，另外，该制备方法简单易实现工业化生产，具有广泛的应用前景；本发明专利技术所制备的高通量荷正电耐酸型纳滤膜提高了对多价阳离子截留率和透酸率。

High flux positive charge acid-resistant nanofiltration membrane, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用
本专利技术涉及膜制备
，具体涉及一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用。
技术介绍
纳滤是近些年来兴起的一项膜分离技术，由于其自身的特点性质，对分子量在200～1000Da之间的有机物有较高的去除效果，且可保留对人体有益的部分离子。目前纳滤已被广泛应用于水质净化、工业废水处理等领域，其中，纳滤技术在强酸性环境中应用较广，如强酸性待处理液(工业酸提取废液、酸性清洗液、电镀行业含酸废水、金属行业脱模废酸液、发酵酸性废水等)中的重金属回收、酸回收以及生物质分离和水的纯化等等，因而制备耐酸型纳滤膜十分必要，为提高对多价金属离子的截留率及氢离子的透过率，制备荷正电耐酸性纳滤膜至关重要。目前，使用二胺与酰氯界面聚合是制备纳滤膜(酰胺类纳滤膜)的常用手段，但不耐强酸，所以目前耐酸型纳滤膜多采用多胺类物质与三聚氰氯或含有三聚氰氯的低聚物反应而成，比酰胺类纳滤膜有更好的耐酸性。但是绝大部分耐酸型纳滤膜为荷负电纳滤膜，对多价阳离子的截留率和透酸率有待提高，且通量较低，仅在2.0～3.0LMH/bar。为提升纳滤膜在酸性条件下的应用价值，制备高通量荷正电的耐酸型纳滤膜非常必要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供了一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；S2：将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；S3：将超滤基膜二热处理后得到高通量荷正电耐酸型纳滤膜。作为本专利技术的另一个方面，还提供了一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜。作为本专利技术的又一个方面，还提供了一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜在水质净化、工业废水处理领域的应用。基于上述技术方案可知，本专利技术的高通量荷正电耐酸型纳滤膜、其制备方法和应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：1、本专利技术的技术特点在于控制油相浓度及热处理过程，通过界面聚合的方法将具有C-N键的复合功能层涂敷在超滤基膜的表面，制备出高通量(30-150LMH/MPa)的荷正电耐酸型纳滤膜，其表面Zeta电位可达15-30mV。2、本专利技术制备的纳滤膜在保证耐酸性和盐截留率的前提下，其通量提高了20％～500％，另外，该制备方法简单易实现工业化生产，具有广泛的应用前景。3、本专利技术所制备的高通量荷正电耐酸型纳滤膜提高了对多价阳离子截留率和透酸率。附图说明图1是实施例1中的荷正电耐酸型纳滤膜(曲线a)与对比例1中陶氏NF270纳滤膜(曲线b)对2g/LMgCl2的截留率随浸泡时间变化曲线对比图；图2是实施例1中的荷正电耐酸型纳滤膜的盐截留率(图A)及透酸率(图B)图；图3是对比例2中AMS-A3012(a)与本实施例3中高通量荷正电耐酸纳滤膜(b)的通量对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术公开了一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；S2：将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；S3：将超滤基膜二热处理后得到高通量荷正电耐酸型纳滤膜。其中，所述步骤S3中热处理温度为20-100℃、例如为70℃，热处理时间为1min-120min、例如为5min。其中，所述步骤S1-步骤S3均在常压下反应。其中，所述步骤S3结束后用去离子水冲洗，并保存在离子水中。其中，所述步骤S3结束后，用柠檬酸处理，然后用去离子水冲洗，并保存在去离子水中。其中，所述的柠檬酸的浓度为2-15wt％、例如为10wt％，处理时间为1-20min、例如为5min。其中，所述步骤S1中水相溶液的配置方法为：在去离子水中依次加入水相单体、缚酸剂和表面活性剂，并将其分散均匀，即为水相溶液；所述水相单体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯苯胺、聚苯甲胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺中的任一种或多种组合，例如为聚乙烯亚胺，所述聚乙烯亚胺的分子量为600-25000、例如为1800。其中，所述水相单体A还可以为分子量分别为600、1800、10000、25000等质量混合的聚乙烯亚胺的混合物；所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、N，N-二异丙基乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾中的任一种或几种，缚酸剂例如为三乙胺；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、四丁基氯化铵等常用表面活性剂中的任一种或几种，表面活性剂例如为十二烷基磺酸钠。其中，所述水相单体的浓度为5-25g/L，例如为10g/L；所述缚酸剂的浓度为0.1-5wt％、例如为0.5wt％；所述表面活性剂的浓度为0.02-0.08wt％、例如为0.05wt％。其中，所述步骤S2中油相溶液的配制方法为：将三聚氰氯溶解于有机溶剂中；三聚氰氯的浓度为0.01-5g/L、例如为2g/L；其中，所述有机溶剂为正己烷、环己烷、甲苯、苯、乙酸乙酯中的任一种或几种，有机溶剂例如为正己烷。其中，所述步骤S1中将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中2-15min、例如为10min；所述步骤S1中干燥方法为晾干；所述步骤S2中反应时间为20-500s、例如为180s；所述的步骤S2中的反应温度为5-45℃、例如为10℃；反应湿度20-80％、例如为40％。其中，所述的超滤基膜为聚醚砜、聚砜、聚间笨二甲酰间苯二胺超滤膜中的任一种，例如为聚醚砜。所述的超滤基膜的截留分子量为30KDa-100KDa，例如为30KDa。本专利技术还公开了一种所述制备方法获得的高通量荷正电耐酸型纳滤膜。其中，所述的高通量荷正电耐酸型纳滤膜的通量为30-150LMH/MPa。其中，所述的高通量荷正电耐酸型纳滤膜的表面Zeta电位为15-30mV。本专利技术还公开了一种所述的高通量荷正电耐酸型纳滤膜在水质净化、工业废水处理领域的应用。在本专利技术的一个实施例中，例如采用如下制备方法：本专利技术公开了一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的制备方法，属于膜制备
首先将聚乙烯亚胺、十二烷基磺酸钠依次加入到去离子水中，制备水相溶液；再将三聚氰氯溶解于有机溶剂中，制备油相溶液，最后将超滤基膜在大气压下与水相溶液接触反应，随后去除多余溶液，接着再与油相溶液接触反应一段时间，进行热处理后，用去离子水冲洗，并保存在离子水中，即得到所述的荷正电的耐酸型纳滤膜。本专利技术所制备的纳滤膜具有对多价阳离子截留率高，通酸率高的特点，操作简单，易实现工业化，具有广泛的应用前景。在本专利技术的一个优选实施方式中，本专利技术例如采用如下技术方案：一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)配置水相溶液：在去离子水中依次加入5-25g/L水相单体，0.1-5wt％的缚酸剂和0.02-0.08wt％的表面活性剂，并将其分散均匀，配置水相溶液；(2)配置油相溶液：将三聚氰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；S2：将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；S3：将超滤基膜二热处理后得到高通量荷正电耐酸型纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种高通量荷正电耐酸型纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将超滤基膜浸入到配置好的水相溶液中反应，干燥后得到超滤基膜一；S2：将超滤基膜一浸入到油相溶液中反应，得到超滤基膜二；S3：将超滤基膜二热处理后得到高通量荷正电耐酸型纳滤膜。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中热处理温度为20-100℃、优选70℃，热处理时间为1min-120min、优选5min；作为优选，所述步骤S1-步骤S3均在常压下反应。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3结束后用去离子水冲洗，并保存在离子水中；作为优选，所述步骤S3结束后，用柠檬酸处理，然后用去离子水冲洗，并保存在去离子水中；作为优选，所述的柠檬酸的浓度为2-15wt％、优选为10wt％，处理时间为1-20min、优选为5min。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中水相溶液的配置方法为：在去离子水中依次加入水相单体、缚酸剂和表面活性剂，并将其分散均匀，即为水相溶液；所述水相单体为聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯苯胺、聚苯甲胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺中的任一种或多种组合，优选聚乙烯亚胺，所述聚乙烯亚胺的分子量为600-25000、优选1800；作为优选，所述水相单体A为分子量分别为600、1800、10000、25000等质量混合的聚乙烯亚胺的混合物；所述缚酸剂为三乙胺、吡啶、4-二甲基氨基吡啶、N，N-二异丙基乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾中的任一种或几种，缚酸剂优选三乙胺；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，俞灵，赵长伟，侯得印，张勇，徐莉莉，曹爱新，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11