一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法技术

本发明专利技术属于水处理膜技术领域，公开了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；取出后将聚电解质纳滤膜用水冲洗除去残留氧化性溶液，得到膜样品；其中，聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基和/或含有胺基盐酸盐基团，氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种。本发明专利技术可同时提高对多价阴离子盐的截留率和纳滤膜的水通量，使聚电解质纳滤膜的应用性能得到显著提高；同时可增大膜表面的负电荷密度，提高膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，使聚电解质纳滤膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。

【技术实现步骤摘要】
一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法
本专利技术属于水处理膜
，具体来说，是涉及聚电解质纳滤膜后处理方法。技术背景聚电解质纳滤膜具有表面特性和结构可控可调的优势，通过有效调控制备条件可对不同尺寸的分子和离子实现选择性分离(多价离子、染料分子等)；可广泛应用于自来水净化、硬水软化、食品加工、污水处理以及医药等领域，具有广阔的应用前景。该类纳滤膜通常以带不同电荷的聚电解质通过在多孔基底表面进行层层自组装而获得。纳滤膜的水通量是其应用性能评价的关键指标，它与纳滤分离的成本、效率密切相关，高通量的聚电解质膜将显著降低其在应用中的能耗和成本。聚电解质纳滤膜与传统的聚酰胺纳滤膜相比，具有表面特性和分离选择性可调范围大、原料选材宽广的优势，克服了聚酰胺纳滤膜主要用于二价离子脱除(Mg2+、Ca2+、SO42-等)，分离选择性调控困难以及材质单一等缺点。当前水通量偏低是阻碍聚电解质纳滤膜广泛应用的问题之一，通常具有较高二价和三价离子截留率的聚电解质纳滤膜，其水通量在低压下(0.5–1MPa)均低于30L/m2h，难以满足实际应用需求。比如YifengHuang等人(SeparationandPurificationTechnology,207(2018)142–150)通过层层自组装法制备的壳聚糖/聚丙烯酸聚电解质纳滤膜，对硫酸钠具有90％以上的脱除率，但是其水通量仅10L/m2h左右。如何通过优化聚电解质分离层结构提高水通量，从而降低使用成本是当前研究者的研究热点。目前聚电解质膜水通量的提升，主要是通过对制备条件(聚电解质浓度、pH值以及吸附时间等)进行调控来实现，但是这种调控方法对在保持截留率的同时提升水通量仍具有较大局限性。另外，有研究者提出利用向聚电解质分离层间引入纳米材料(金属纳米氧化物、碳纳米管以及石墨烯等)的方式(如JournalofMembraneScience515(2016)125–133等)，提高纳滤膜的水通量。该方法虽然具有较为显著的效果，但是纳米材料的引入通常会给分离层造成缺陷，在提升水通量的同时使截留性能下降，并且纳米材料的制备和引入过程较为繁琐，这也增加了制备成本，不利于聚电解质纳滤膜的规模化制备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是如何提高聚电解质纳滤膜水通量的技术问题，重点针对含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团的聚电解质纳滤膜，提供一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法。为解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，包括：将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；取出后，用水冲洗所述聚电解质纳滤膜以除去残留氧化性溶液，得到膜样品；其中，所述聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团；其中，所述氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种；其中，所述氧化性溶液的质量浓度为300-1000ppm，pH值为3-6。进一步地，所述聚电解质纳滤膜为通过层层自组装形成的聚电解质复合膜。进一步地，所述浸泡的时间为1-7h。进一步地，所述浸泡的温度为20-35℃。进一步地，所述浸泡过程在避光条件下进行。进一步地，所述冲洗的时间为5-15分钟本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，利用氧化性溶液对聚电解质纳滤膜进行浸泡处理，使氧化性溶液通过膜片正反两面扩散到聚电解质分离层内部，可与聚电解质膜充分接触反应。经过氧化处理可增强膜表面的负电荷密度，并且增加分离层的自由体积，从而可同时提高对多价阴离子盐(柠檬酸钾、EDTA二钠盐等)的截留率和纳滤膜的水通量，使聚电解质纳滤膜的应用性能得到显著提高，突破了调控聚电解质膜制备条件提升水通量的局限性，也避免了因纳米材料添加对聚电解质分离层造成的缺陷。此外，本专利技术的方法可增大膜表面的负电荷密度，提高膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，使聚电解质纳滤膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。同时该后处理方法过程简单，可操作性强，成本低，工艺条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。具体实施方式作为一种可选的实施方式，本专利技术提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，先将次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水等的氧化性溶液按照300-1000ppm的质量浓度溶解于去离子水中，氧化性溶液的pH值在3-6范围内，溶解完全后备用；然后将事先准备好的聚电解质纳滤膜浸入到配制的氧化性溶液中，浸泡温度在20-35℃之间，避光保存1-7h，取出后将聚电解质膜用去离子水冲洗5-15分钟除去残留氧化性溶液后，得到后处理的膜样品。其中，聚电解质纳滤膜为通过层层自组装形成的聚电解质复合膜，其含有胺基与亚胺基，或者含有胺基盐酸盐基团，或者同时含有胺基、亚胺基和胺基盐酸盐基团。该方法选用合适的氧化性溶液，在特定条件下对聚电解质分离层进行氧化浸泡处理，通过处理使分离层内部的官能团被氧化成其它的基团，比如可以使希弗碱基团氧化成酰胺键，还可使分离层中的胺基和亚胺基和/或胺基盐酸盐基团氧化成亚硝基、腈基或重氮基团等。该氧化过程的发生可使分离层中的氢键强度发生变化，另外还可使聚电解质高分子链间的距离增加，从而使分离层的自由体积变大致密性降低，达到提升水通量的效果。此外，氧化处理过程可使分离层中存在的胺基和亚胺基或者胺基盐酸盐基团，部分被氧化成带负电的亚硝基、腈基或重氮基团，从而增大了膜表面的负电荷密度，提高了膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，所以聚电解质膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。同时该后处理方法过程简单，可操作性强，工艺条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1本实施例提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，该方法按照如下步骤进行：(1)制备带氨基和亚氨基的聚电解质纳滤膜A：以聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基底，以聚乙烯亚胺(PEI)为聚阳离子，聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为聚阴离子，以戊二醛(GA)为交联剂，采用静态吸附层层自组装法，先将PAN超滤基底浸在1g/LPEI水溶液中20分钟，然后取出用水冲洗掉未被吸附的PEI水溶液，再将其浸在2g/LPSS水溶液中20分钟，然后取出用水冲洗掉未被吸附的PSS水溶液，如此往复交替吸附3次，再将所得膜材料浸入到0.1M的GA水溶液中30分钟，取出后用水冲洗掉未反应的GA水溶液，从而得到聚电解质纳滤膜A。(2)配制氧化性溶液：按照600ppm的质量浓度将次氯酸钠溶解于去离子水中，次氯酸钠溶液的pH值为4.5，溶解完全后备用；(3)浸泡处理：将步骤(1)制备好的聚电解质纳滤膜A浸入到步骤(2)配制的次氯酸钠溶液中，浸泡温度为25℃，避光保存(浸泡)4h，取出后将聚电解质膜用去离子水冲洗5分钟，除去残留氧化性溶液。实施例2用实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，包括：/n将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；/n取出后，用水冲洗所述聚电解质纳滤膜以除去残留氧化性溶液，得到膜样品；/n其中，所述聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团；/n其中，所述氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种；/n其中，所述氧化性溶液的质量浓度为300-1000ppm，pH值为3-6。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，包括：
将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；
取出后，用水冲洗所述聚电解质纳滤膜以除去残留氧化性溶液，得到膜样品；
其中，所述聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团；
其中，所述氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种；
其中，所述氧化性溶液的质量浓度为300-1000ppm，pH值为3-6。


2.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述聚电解质纳滤膜为通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张娜，闫婷婷，李春辉，许士才，王吉华，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：山东;37