一种界面增强型复合纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种界面增强型复合纳滤膜及其制备方法，制备方法包括：1)将聚氯乙烯树脂溶解于有机溶剂中形成铸膜液，将胺化剂加入铸膜液中，加热条件下搅拌2

【技术实现步骤摘要】
一种界面增强型复合纳滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，具体涉及一种界面增强型复合纳滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]社会工业的快速发展导致水污染和水资源短缺问题日益严峻，而经济发展和人口增长使人们对纯净水的需求与日俱增。因此，寻找一种可替代的清洁水源来满足工业用水和生活用水的需求迫在眉睫。随着国家对环境保护、资源循环利用的重视，废水处理与回用成为节能减排的新主题和趋势，是实现可持续发展的必然选择，其中海水与苦咸水淡化亦是解决淡水资源短缺问题的重要方法。膜分离技术是近年来快速发展的一种新型高效的分离技术，与传统的分离技术相比，膜技术不仅可实现废水回用，还可回收有用物质，具有投资成本、运行费用低，分离效率高、能耗较少且操作简便等优点，具有较好的经济效益和社会效益。
[0003]纳滤(NF)是介于反渗透与超滤之间的一种压力驱动膜分离过程。纳滤膜的孔径在1～2nm，截留分子量为200～1000Da，可有效去除小分子有机污染物、脱色、降低溶解性总固体浓度，可高效截留二价及多价离子、允许单价离子通过。纳滤膜特殊的分离性能使其在饮用水净化与软化、脱盐、工业废水处理、印染废水处理、生物医药和食品等领域展现出巨大的应用价值。纳滤膜的制备方法主要包括相转化法、表面接枝法、界面聚合法、共混法和层层组装法。其中界面聚合法因具有简单易操作、基膜和分离层可使用不同材料并可以分别制备并优化等独特优势，成为最广泛的纳滤膜制备方法，也是目前市场的主流产品。但界面聚合法制备复合纳滤膜仍存在许多技术问题和挑战，如制作成本比较高，渗透通量偏低和选择性能达不到要求，难以克服“上限平衡效应(trade-off effect)”，抗污染性能较差，支撑层和分离层的界面结合性能差，难以适应恶劣的环境体系或者长时间运行分离层易脱落等，严重制约了纳滤技术的发展和应用领域的拓展。
[0004]针对复合纳滤膜存在的渗透通量偏低、抗污染性能差的问题，大多数研究致力于对分离层进行改性、优化。CN111437732A公开了一种高选择性高通量纳滤膜的制备方法，该方法通过在水相溶液中添加一种或多种烷基酸调控水相pH值，调控制备出高选择性高通量的纳滤膜。CN111514769A公开了一种耐氯抗污染软水用纳滤膜及其制备方法，该方法通过在聚砜基膜上依次覆盖聚哌嗪酰胺层和表面改性层，制备出具有优异的硬度脱除能力及耐氯和抗污染性能的纳滤膜。此类方法可有效提高纳滤膜渗透性能，改善抗污染性能，但操作过程相对复杂且成本较高。针对纳滤膜存在的界面结合性能差的问题，多数研究是通过提高支撑层和分离层之间的物理相互作用力(基膜表面涂覆黏合剂、接枝亲水性官能团提高基膜亲水性等方法)来解决。CN106621856A公开了一种结构稳定的高性能氧化石墨烯复合纳滤膜及其制备方法，该方法利用聚多巴胺具有超强黏附的特点，将氧化石墨烯沉积到涂有聚多巴胺的聚砜基膜上，赋予了纳滤膜优异的结构稳定性。此类方法所制备的纳滤膜在恶劣环境下难以保持长期运行稳定性，分离层仍易脱落。
[0005]支撑层基膜的结构和物理化学性质对复合纳滤膜的性能至关重要，但有关基膜结构和物理化学性能对复合纳滤膜性能影响的研究较少。聚氯乙烯(PVC)是一种广泛使用的热塑性合成树脂，具有良好的机械强度，优良的耐酸碱性，耐化学腐蚀性，尤其是聚氯乙烯价格低廉，售价仅为聚砜/聚醚砜(复合纳滤膜最常用的基膜材料)的1/20左右，可显著降低纳滤膜的制备成本。目前聚氯乙烯已经在微滤和超滤膜的制备领域有较大的市场，但利用聚氯乙烯作为复合纳滤膜的支撑基膜材料的研究很少，且聚氯乙烯还存在潜在的活性改性位点，可对其进行功能化设计，为制备界面增强型复合纳滤膜提供了可能性。关于以不同胺基化聚氯乙烯基膜制备界面增强型复合纳滤膜的方法至今未见报道。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种界面增强型复合纳滤膜的制备方法，其以不同胺基化改性聚氯乙烯膜为基膜，采用界面聚合法制得一种界面增强型复合纳滤膜。该复合纳滤膜可用于对二价盐、染料的脱除，其在恶劣环境下具有长期运行稳定性能。该制备方法简单易操作，成本低，便于工业化生产。
[0007]为此，本专利技术技术方案如下：
[0008]一种界面增强型复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1，铸膜液的制备：将聚氯乙烯树脂溶解于有机溶剂中，形成均一透明的铸膜液，然后将胺化剂加入到所述铸膜液中，在50-70℃条件下充分搅拌2-7h，经恒温脱泡1h得到混合均匀的胺基化改性聚氯乙烯铸膜液；
[0010]S2，原位胺基化改性聚氯乙烯基膜的制备：将得到的胺基化改性聚氯乙烯铸膜液经自动刮膜机均匀刮制成平板状，然后将其浸入凝固浴，得到胺基化改性聚氯乙烯基膜；
[0011]S3，复合纳滤膜的制备：
[0012]1)将胺基化改性聚氯乙烯基膜进行处理后浸没在浓度为0.1-10w/v％的多元胺单体的水溶液中1-10min，取出，去除表面残余水分；
[0013]2)将步骤1)得到的膜浸入浓度为0.02-1w/v％的多元酰氯单体的有机溶液中20-150s，取出；进一步，在40-70℃条件下热处理2-15min，完善界面聚合反应，得到所述界面增强型复合纳滤膜。
[0014]优选的是，步骤S1中，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，四氢呋喃或二甲基亚砜。
[0015]优选的是，步骤S1中，所述胺化剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、哌嗪、邻苯二胺、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。
[0016]优选的是，步骤S1中，所述铸膜液的配方为：
[0017]聚氯乙烯树脂：
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8-18％；
[0018]有机溶剂：
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82-92％；
[0019]胺化剂：
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聚氯乙烯树脂质量的8-80％。
[0020]优选的是，步骤1)中，所述处理的方法为冷冻干燥或用滤纸吸干膜表面的水分。
[0021]优选的是，步骤1)中，所述多元胺单体为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、哌嗪、邻苯二胺、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。
[0022]优选的是，步骤2)中，所述多元酰氯单体的有机溶液是一种或多种多元酰氯单体溶解于有机烷烃溶剂中形成的溶液；所述多元酰氯单体为均苯三甲酰氯、均苯四甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、己二酰氯和壬二酰氯中的至少一种。
[0023]优选的是，所述有机烷烃溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷和异构烷烃的Isopar G或Isopar L中的至少一种。
[0024]优选的是，步骤S2中，所用刮刀厚度为20-250μm；所述刮膜温度为10-70℃；所述凝固浴为水，凝固浴温度为0-70℃。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026](1)本专利技术选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面增强型复合纳滤膜，其特征在于：包括基膜支撑层和分离层；所述基膜支撑层与分离层之间以化学键作用结合；所述基膜支撑层为胺基化聚氯乙烯平板膜，所述分离层由多元胺单体和多元酰氯单体经界面聚合反应形成。2.一种权利要求1所述的界面增强型复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1，铸膜液的制备：将聚氯乙烯树脂溶解于有机溶剂中，形成均一透明的铸膜液，然后将胺化剂加入到所述铸膜液中，在50-70℃条件下充分搅拌2-7h，经恒温脱泡1h得到混合均匀的胺基化改性聚氯乙烯铸膜液；S2，原位胺基化改性聚氯乙烯基膜的制备：将得到的胺基化改性聚氯乙烯铸膜液经自动刮膜机均匀刮制成平板状，然后将其浸入凝固浴，得到胺基化改性聚氯乙烯基膜；S3，复合纳滤膜的制备：1)将所述胺基化改性聚氯乙烯基膜进行处理后浸没在浓度为0.1-10w/v％的多元胺单体的水溶液中1-10min，取出，去除表面残余水分；2)将步骤1)得到的膜浸入浓度为0.02-1w/v％的多元酰氯单体的有机溶液中20-150s，取出；进一步，在40-70℃条件下热处理2-15min，完善界面聚合反应，得到所述界面增强型复合纳滤膜。3.根据权利要求2所述的界面增强型复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或二甲基亚砜。4.根据权利要求2所述界面增强型复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述胺化剂为乙二胺、丙二胺、丁二胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海亮，秦杨，王永辉，程诗韵，孙昱旻，肖长发，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：