一种新型的高通量荷正电纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型的高通量荷正电纳滤膜及其制备方法。所述新型的高通量荷正电纳滤膜包括多孔支撑层和荷正电纳滤选择层；荷正电纳滤选择层由水相溶液和油相溶液通过界面聚合反应后再经热处理形成；所述水相溶液是含有亲水性多胺单体和水相添加剂的水溶液，所述水相添加剂包括表面活性剂和质子接收剂；所述油相溶液为酰氯单体溶于有机溶剂的溶液。通过本发明专利技术制备方法制备的纳滤膜通量大，性能稳定，除盐率高，对正电离子有较高的去除率。此外，本发明专利技术提供的制备方法简单易控，重现性较好，制备时间短，制备成本低廉，有利于实现工业化高通量荷正电纳滤膜的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的高通量荷正电纳滤膜及其制备方法
本专利技术涉及膜分离
，尤其涉及一种新型的高通量荷正电纳滤膜及其制备方法。
技术介绍
膜分离技术是一种高效、环保的新型分离技术，同时也是不断发展的战略新兴产业之一和重大的共性技术之一。膜分离技术广泛应用于食品生产加工、工业污水处理、工业气体分离及石油化工制品生产等领域，膜分离过程在工业气体分离、水溶液分离、化学产品和生化产品的分离与纯化的工程中起到重要作用。纳滤膜技术特别适用于分离高价离子及分子量为几百的有机化合物。由于纳滤膜技术的在分离时操作压力低，因此广泛应用于医药，食品，化工产品浓缩和精华，海水淡化等领域。纳滤膜多数荷电及孔径均在纳米级内，只对特定的溶质具有高截留率，因而在混合溶液的浓缩和分离方面纳滤具有优异的效果。目前市场上的复合纳滤膜多为荷负电纳滤膜，而荷正电纳滤膜的研究相对比较滞后。在截留正电离子和染料时，由于Donnan效应的影响，荷负电纳滤膜表面更易受到污染。而荷正电纳滤膜则能更好地避免因Donnan效应对膜面产生的污染，可以更广泛的应用于荷正电的医药化学废水处理、染料截留、氨基酸蛋白质的分离以及盐湖水镁锂分离等。目前荷正电纳滤膜的制备方法大多以聚乙烯亚胺等作为主要水相单体进行交联反应或者界面聚合反应。以聚乙烯亚胺作为水相单体进反应成膜时间较长，制备的纳滤膜通量相对较低，膜面性能不均匀，重复性差，稳定性较差，难以在工业化连续生产中实施。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种新型的高通量荷正电纳滤膜及其制备方法，其解决了现有的荷正电纳滤膜制备时间及水通量低的技术问题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：第一方面，本专利技术实施例提供一种新型的高通量荷正电纳滤膜，所述的新型的高通量荷正电纳滤膜包括多孔支撑层和荷正电纳滤选择层；所述荷正电纳滤选择层由水相溶液和油相溶液通过界面聚合反应后再经热处理形成；所述水相溶液是含有亲水性基团多胺单体和水相添加剂的水溶液，所述水相添加剂包括表面活性剂和质子接收剂；所述油相溶液为酰氯单体溶于有机溶剂的溶液。第二方面，本专利技术实施例提供一种新型的高通量荷正电纳滤膜的制备方法：包括以下步骤：S1：配置水相溶液：在含有亲水性基团多胺单体的水溶液中加入表面活性剂和质子接收剂，混合均匀；S2：在多孔支撑层表面制备荷正电纳滤选择层，所述的荷正电纳滤选择层由所述水相溶液与酰氯单体的油相溶液通过界面聚合反应，经热处理而得。水相溶液中的质子接收剂能够吸收界面聚合反应的副产物，促进界面聚合反应进行，使界面反应迅速完成。此外质子接收剂能够在荷正电纳滤选择层形成“水通道”，增加高通量荷正电纳滤膜的水通量。表面活性剂一方面可以降低水相溶液的界面张力，使水相溶液在多孔支撑层膜面铺展更均匀，增加水相单体在底膜的附着量，使膜面润湿性更高，从而有利于水相单体向有机相液面的分配和扩散；另一方面表面活性剂可以使水相中的质子接收剂在膜面分布更均匀，使质子接收剂形成的“水通道”更均匀。然而表面活性剂会促进界面聚合反应生成更致密的分离层，使得复合膜水通量略微降低，脱盐大幅提高；但是在添加了质子接收剂后，质子接收剂向油相溶液扩散的过程中会使聚酰胺网络结构内部的自由体积重组，形成新的“水通道”，使得最终成膜后的水通量提升，消除由表面活性剂导致功能层致密从而引起膜水通量略低的副作用。对膜片进行预热处理使膜片表面残余的油相被烘干。优选地，步骤S2包括：将多孔支撑层浸入所述的水相溶液中，静置，取出除去多孔支撑层表面残余的水相溶液；再将多孔支撑层浸入含有酰氯单体的油相溶液中，静置进行界面反应，取出除去膜片表面残余的油相溶液，再进行热处理。优选地，所述的含有亲水性基团多胺单体为2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5三嗪、1,3-双(氨甲基)环己烷、三(羟甲基)氨基甲烷、N-氨基邻苯二甲酰亚胺和2,4-二甲氧基苯甲胺中的至少一种；所述的水相溶液中的亲水性多胺单体的质量浓度为0.5％-5％。本专利技术选用新型的反应活性较高的亲水性多胺单体，这些多胺单体的分子链中含有亲水性氨基，在水中溶解度高，扩散性好，因此界面聚合形成的纳滤膜荷正电，纳滤皮层薄同时交联度高。2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5三嗪，N-氨基邻苯二甲酰亚胺和2,4-二甲氧基苯甲胺单体中分子结构中含有苯环，分子处于低能量态，有利于界面聚合时水相单体向油相扩散，易于形成交联致密的功能层。N-氨基邻苯二甲酰亚胺中所带的叔胺基团还可以吸收界面聚合反应的副产物，起到催化剂的作用，促进界面聚合反应的进行，同时叔胺基团的孤电子对可与质子结合，使纳滤膜荷正电。2,4-二甲氧基苯甲胺分子链中带有极性强的醚氧基团，聚合物链段自由体积大，有利于提高膜的透水性能。1,3-双(氨甲基)环己烷分子结构中含有环烷基，分子链相对柔软，易于形成自由体积高，孔径大的功能层。2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5三嗪分子链中带有亚胺基团，三(羟甲基)氨基甲烷分子链中带有三个亲水性羟基，单体反应活性高，平均官能度大，更易形成网状和支链状结构的聚合物。优选地，所述的质子接收剂为氢氧化钠、磷酸三钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠和磷酸三钾中的至少一种；所述水相溶液中的质子接收剂的质量浓度为1％-5％。优选地，所述的表面活性剂包括但不局限于十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、樟脑磺酸钠、乳酸钠、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵和四乙基醋酸铵中的至少一种；所述水相溶液中的表面活性剂的质量浓度为0.1％-5％；优选为0.1％-3％。表面活性剂的浓度过低会导致荷正电纳滤膜的功能层不够致密，从而使荷正电纳滤膜的脱盐率下降；表面活性剂的浓度过高会导致功能层过于致密，从而降低荷正电纳滤膜的水通量。通过精准控制表面活性剂的浓度，有效控制界面聚合反应所生成聚合物分子量的大小，增加荷正电纳滤膜的水通量及脱盐率，确保膜片性能均匀稳定。过高浓度的质子接收剂会使酰氯水解导致膜的脱盐下降，过低浓度的质子接收剂不能在功能层形成“水通道”。同时后续热处理时在膜表面均匀喷洒极细密的去离子水雾，使膜表面残留的酰氯部分水解，增加复合层结构的疏松度和膜面的正电荷密度，从而使得水通量增加的同时也增加了对二价正电离子的去除率。优选地，所述的油相溶液中的酰氯单体为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种；所述的油相溶液的溶剂为异构烷烃溶剂IsoparL、异构烷烃溶剂IsoparG、正己烷和环己烷中的至少一种；所述的油相溶液中的酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.3％。通过控制多胺单体和酰氯单体的浓度比例，使制备的纳滤皮层正电荷密度较高。优选地，步骤S2中多孔支撑层在水相溶液中静置的时间为30-90s；所述的静置时间使水相溶液能够很好的吸附到多孔支撑层上；步骤S2中多孔支撑层表面的界面聚合反应的时间为10-30s。所述的时间能保证化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型的高通量荷正电纳滤膜，其特征在于，所述的新型的高通量荷正电纳滤膜包括多孔支撑层和荷正电纳滤选择层；所述荷正电纳滤选择层由水相溶液和油相溶液通过界面聚合反应后再经热处理形成；所述水相溶液是含有亲水性基团多胺单体和水相添加剂的水溶液，所述水相添加剂包括表面活性剂和质子接收剂；所述油相溶液为酰氯单体溶于有机溶剂的溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型的高通量荷正电纳滤膜，其特征在于，所述的新型的高通量荷正电纳滤膜包括多孔支撑层和荷正电纳滤选择层；所述荷正电纳滤选择层由水相溶液和油相溶液通过界面聚合反应后再经热处理形成；所述水相溶液是含有亲水性基团多胺单体和水相添加剂的水溶液，所述水相添加剂包括表面活性剂和质子接收剂；所述油相溶液为酰氯单体溶于有机溶剂的溶液。


2.一种新型的高通量荷正电纳滤膜的制备方法：其特征在于，包括以下步骤：
S1：配置水相溶液：在含有亲水性基团多胺单体的水溶液中加入表面活性剂和质子接收剂，混合均匀；
S2：在多孔支撑层表面制备荷正电纳滤选择层，所述的荷正电纳滤选择层由所述水相溶液与酰氯单体的油相溶液通过界面聚合反应，经热处理而得。


3.如权利要求2所述的新型的高通量荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于：
步骤S2包括：将多孔支撑层浸入所述的水相溶液中，静置，取出除去多孔支撑层表面残余的水相溶液；再将多孔支撑层浸入含有酰氯单体的油相溶液中，静置进行界面反应，取出除去膜片表面残余的油相溶液，再进行热处理。


4.如权利要求2所述的新型的高通量荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于：
所述的含有亲水性基团多胺单体为2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5三嗪、1,3-双(氨甲基)环己烷、三(羟甲基)氨基甲烷、N-氨基邻苯二甲酰亚胺和2,4-二甲氧基苯甲胺中的至少一种；
所述的水相溶液中的亲水性多胺单体的质量浓度为0.5％-5％。


5.如权利要求2所述的新型的高通量荷正电纳滤膜的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：施盈盈，谭惠芬，程新，陈可可，潘巧明，
申请(专利权)人：蓝星杭州膜工业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33