本发明专利技术属于膜制备技术领域，涉及一种纳滤复合膜，特别涉及一种方法简单、成本低廉、可规模化生产、高通量的耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜及其制备方法。本发明专利技术提供一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，所述制备方法为：先以耐溶剂的凝胶膜为基膜，通过界面聚合将聚合物选择分离层沉积到所述基膜的表面得到界面聚合复合凝胶膜；所得界面聚合复合凝胶膜再通过溶剂活化处理得到高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜。本发明专利技术可得到一种高通量的纳滤复合膜，凝胶基膜与溶剂活化存在协同作用，溶剂活化的提升效果远好于针对传统聚合物基膜的纳滤复合膜的溶剂活化作用。
A High-throughput Organic Solvent Resistant Nanofiltration Gel Composite Membrane and Its Preparation Method
【技术实现步骤摘要】
一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜及其制备方法
本专利技术属于膜制备
，涉及一种纳滤复合膜，特别涉及一种方法简单、成本低廉、可规模化生产、高通量的耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜及其制备方法。
技术介绍
纳滤膜是指能截留有机物分子量在200～1000Da的分离膜，介于超滤和反渗透之间。与反渗透膜相比，纳滤膜具有更大的通量，更低的操作压力。目前纳滤膜已被广泛的应在化工、制药、催化等领域，能实现海水脱盐，污水处理，溶剂的回收、低分子有机物的分离与浓缩。目前商业化纳滤膜的制备方法主要是以聚砜类聚合物超滤膜为基膜，通过界面聚合在基膜表面形成聚酰胺致密选择透过层，从而得到具有双层结构的复合纳滤膜。界面聚合是先在基膜表面涂覆一层多元胺水溶液，然后再将涂覆有多元胺的基膜与多元酰氯油性溶液接触并反应。由于多元胺水溶液和多元酰氯油性溶液不互溶，因此多元胺与多元酰氯之间的反应被限制在油水界面上，最终在基膜表面形成一层致密的聚酰胺分离层。目前采用常规聚砜类超滤膜为基膜制备的复合膜由于基膜耐有机溶剂性能差，通常只能应用在水体系中的纯化分离过程，而无法实现溶剂体系中的应用。而采用耐有机溶剂的基膜制备的纳滤膜既可以应用水体系又可以应用于溶剂体系的分离纯化。在溶剂体系中的分离纯化过程中，目前商业化的耐有机溶剂纳滤膜普遍存在通量低的问题。例如，Evonik-METLtd生产的DuraMen150耐有机溶剂纳滤膜的乙醇通量只有0.06Lm-2h-1bar-1；MembraneExtractionTechnology公司生产的Starmen122,Starmen240的乙醇通量只有0.1Lm-2h-1bar-1；Evonik-METLtd公司生产的PuramemS600，Puramem280的甲苯通量也只在0.8Lm-2h-1bar-1左右。于此同时，应用水体系中的纳滤膜的通量也不高，例如陶氏生产NF90的通量只有5Lm-2h-1bar-1左右。因此，制备可以商业化的高通量纳滤膜具非常重要的意义，可以进一步降低现有纳滤分离技术的能耗。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种高通量纳滤复合膜的制备方法，即先以凝胶膜为基膜通过界面聚合得到一种界面聚合复合膜，再对该基膜进行溶剂活化处理，通过凝胶基膜与溶剂活化的协同作用，实现了凝胶复合膜在脱盐、耐有机溶剂纳滤的性能大幅度地提高，所得纳滤复合膜具有很高的通量；并且该方法工艺简单，易于制备，原料价格低廉，具有良好的工业实用性。本专利技术的技术方案：本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，所述制备方法为：先以耐溶剂的凝胶膜为基膜，通过界面聚合将聚合物选择分离层沉积到所述基膜的表面得到界面聚合复合凝胶膜；所得界面聚合复合凝胶膜再通过溶剂活化处理得到高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜。本专利技术界面聚合复合凝胶膜是通过在耐溶剂凝胶基膜上进行界面聚合形成得到，由一层通过界面聚合形成的聚合物选择分离层和凝胶基膜组成。进一步，所述的溶剂活化处理为：将所制备的界面聚合复合凝胶膜浸润到活化溶剂中5min～120h，然后再浸入置换溶剂中去除活化溶剂。进一步，所述活化溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，氮甲基吡咯烷酮，N,N-二甲基甲酰胺，5wt％-100wt％浓硫酸溶液，或其他活化溶剂中至少一种。进一步，所述置换溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，聚乙二醇，甘油，甲苯或四氢呋喃中至少一种。进一步，在置换溶剂中静置1～30min来去除活化溶剂。进一步，所述耐溶剂的凝胶膜的基体材料选自下述聚合物中的至少一种：聚对苯二甲酸对苯二胺(Kevlar)、壳聚糖、纤维素、海藻酸钠或聚乙烯醇。优选的，所述耐有机溶剂的凝胶膜的基体材料为聚对苯二甲酸对苯二胺。进一步，当所述耐溶剂的凝胶膜的基体材料为聚对苯二甲酸对苯二胺时，所述耐溶剂的凝胶膜采用相转化法制得。更进一步，所述聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜采用下述制备方法制得：将浓度为0.5～10wt％的聚对苯二甲酸对苯二胺溶液涂覆在支撑层上(任何可以增加强度的多孔材料均可作为支撑层，如无纺布等)，然后将涂覆有聚对苯二甲酸对苯二胺溶液的支撑层浸入凝固浴中，得到聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜。进一步，所述的凝固浴为水、或为水与任一种水溶性单体组成的混合溶液、或为水与乙醛、二甲基亚砜、环丁砜、二苯砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯酚、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、环己酮、苯酚或四氯乙烷中的任一种组成的混合溶液。进一步，所述水溶性单体为哌嗪、2-甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、4-氨基甲基哌嗪、2，5-二乙基哌嗪、α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，δ-环糊精，对苯二胺、间苯二胺、均苯三胺、二氨基甲苯、乙二胺、丙二胺、苯二甲基二胺、1，3_二氨基环己烷或1，4_二氨基环己烷中的至少一种，水溶性单体的浓度为0.01～8.0wt％。优选的，所述水溶性单体为哌嗪，间苯二胺或环糊精。进一步，所述聚对苯二甲酸对苯二胺溶液中的溶剂为浓硫酸或二甲基亚砜。进一步，所述的聚合物选择分离层采用界面聚合的方式形成。进一步，所述界面聚合的方式为：在所述基膜的表面，通过水相溶液与油相溶液之间的界面聚合形成分离层。进一步，上述方法中，所述水相溶液为水溶性单体与酸调节剂、碱调节剂和水形成的混合溶液；所述油相溶液为多元酰氯单体与有机溶剂溶解得到的溶液。更进一步，所述水溶性单体为哌嗪、2-甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、4-氨基甲基哌嗪、2，5-二乙基哌嗪、对苯二胺、间苯二胺、均苯三胺、二氨基甲苯、乙二胺、丙二胺、苯二甲基二胺、1，3_二氨基环己烷或1，4_二氨基环己烷中的至少一种，水溶性单体的浓度为0.01～8.0wt％。更进一步，所述酸调节剂为樟脑磺酸，柠檬酸，盐酸，甲酸，乙酸，苯甲酸，乙二酸中至少一种，碱调节剂为：三乙胺，氢氧化钠，氢氧化钾，氨水，碳酸钠，碳酸氢钠中至少一种。酸调节剂浓度为0～5wt％，碱调节剂浓度为0～3wt％。更进一步，所述多元酰氯单体为均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、苯三磺酰氯、丙三酰氯、丁三酰氯、戊三酰氯、戊二酰氯、己二酰氯、马来二酰氯、环丙烷三酰氯、环丁烷三酰氯、环丁烷四酰氯、环戊烷二酰氯、环戊烷三酰氯、环戊烷四酰氯、环己烷二酰氯、环己烷三酰氯或环己烷四酰氯中的至少一种，油相单体溶液浓度为0.01～4.0wt％。更进一步，所述有机溶剂为正己烷，环己烷、庚烷、辛烷、石脑油、Isopar-E、Isopar-G、Isopar-L或矿物油中的至少一种。进一步，上述方法中，所述通过水相溶液与油相溶液之间的界面缩聚在所述基膜上沉积一层分离层的方法为：将聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜表面浸入水相溶液中，浸渍时间为1～10min，晾干表面水珠后，再浸入油相溶液中，浸渍时间为7s～10min，待表面挥发干后于25～90℃热处理0～10min，再用浓度为5～40wt％的甘油浸渍5～30min，最后用热空气烘干即可。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜，所述复合膜采用上述制备方法制得。本专利技术的有益效果：1、本专利技术先制得一种新型的耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜，然后对其进行溶剂活化，得到一种高通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先以耐溶剂的凝胶膜为基膜，通过界面聚合将聚合物选择分离层沉积到所述基膜的表面得到界面聚合复合凝胶膜；所得界面聚合复合凝胶膜再通过溶剂活化处理得到高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜。
【技术特征摘要】
1.一种高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先以耐溶剂的凝胶膜为基膜，通过界面聚合将聚合物选择分离层沉积到所述基膜的表面得到界面聚合复合凝胶膜；所得界面聚合复合凝胶膜再通过溶剂活化处理得到高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜。2.根据权利要求1所述的高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述的溶剂活化处理为：将所制备的界面聚合复合凝胶膜浸润到活化溶剂中5min～120h，然后再浸入置换溶剂中去除活化溶剂。3.根据权利要求2所述的高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述活化溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、氮甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、5％-100％浓硫酸溶液，或其他活化溶剂中至少一种。4.根据权利要求2或3所述的高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述置换溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，聚乙二醇，甘油，甲苯或四氢呋喃中至少一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，所述耐溶剂的凝胶膜的基体材料选自下述聚合物中的至少一种：聚对苯二甲酸对苯二胺、壳聚糖、纤维素、海藻酸钠或聚乙烯醇；优选为聚对苯二甲酸对苯二胺。6.根据权利要求5所述的高通量耐有机溶剂纳滤凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，当所述耐溶剂的凝胶膜的基体材料为聚对苯二甲酸对苯二胺时，所述耐溶剂的凝胶膜采用相转化法制得；进一步，所述聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜采用下述制备方法制得：将浓度为0.5～10wt％的聚对苯二甲酸对苯二胺溶液涂覆在支撑层上，然后将涂覆有聚对苯二甲酸对苯二胺溶液的支撑层浸入凝固浴中，得到聚对苯二甲酸对苯二胺凝胶膜；更进一步，所述的凝固浴为水、或为水与任一种水溶性单体组成的混合溶液、或为水与乙醛、二甲基亚砜、环丁砜、二苯砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯酚、六甲基磷酰三胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、环己酮、苯酚或四氯乙烷中的任一种组成的混合溶液；优选的，所述水溶性单体为哌嗪、2-甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、4-氨基甲基哌嗪、2，5-二乙基哌嗪、α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，δ-环糊精，对苯二胺、间苯二胺、均苯三胺、二氨基甲苯、乙二胺、丙二胺、苯二甲基二胺、1，3_二氨基环己烷或1，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，
申请(专利权)人：王哲，
类型：发明
国别省市：四川,51
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