一种用于处理印染废水的纳滤膜及其制备方法技术

本申请涉及工业废水处理领域，具体公开了一种用于处理印染废水的纳滤膜及其制备方法。制备方法包括以下步骤：S1.将包含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水溶液倾倒至聚砜超滤膜表面，停留10

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理印染废水的纳滤膜及其制备方法


[0001]本申请涉及工业废水处理领域，更具体地说，它涉及一种用于处理印染废水的纳滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]纺织印染是我国最具国际竞争力的传统优势产业之一，但其每年排放含盐废水约18～20亿吨，占全国总废水排放的11％左右，是我国重点污染行业之一。因此，在纺织印染领域为了降低废水的排放量，目前多采用反渗透膜对印染废水进行处理回用。但是由于反渗透膜脱盐率过高，因此，在实际运行过程中，其运行压力高，一般不低于1.5MPa，水回用率低，一般不超过50％，并且还存在反渗透膜易污染堵塞等问题，使得回收水量随着时间下降显著，化学清洗频繁。除此之外，专利技术人在对印染废水深度处理研究中发现：反渗透膜对NaCl的截留率可达到99％以上，回用水的电导率在200μS/cm以下，但是印染回用水标准中要求回用水的电导率小于2500μS/cm即可，即对NaCl的截留率达到92％便可满足要求，这就使得在处理印染废水中采用反渗透过滤膜较为浪费，处理成本较高。因此，本领域技术人员进一步研究了采用纳滤膜对印染废水进行处理。
[0003]纳滤膜的分离孔径处于纳米级范围，具有筛分效应、荷电效应等多重分离作用，可有效除去印染废水中的染料等小分子有机污染物。纳滤膜与反渗透膜相比，具有工作压力低、节能、回收水量大等优点。但是，目前纳滤膜仍存在以下不足：(1)对一价盐(如NaCl)截留率不高：常规纳滤膜对一价盐NaCl的截留率一般在50％以下；(2)水通量偏低：尤其是对于某些特种纳滤膜，即对NaCl截留率可以达到90％的纳滤膜，根据文献、专利报道或目前已实现商品化的纳滤膜，水通量通常不超过20L/(m2·
h)，无法满足工业回用水需求；(3)过滤压力高：现有文献报道和已经商品化的纳滤膜过滤压力普遍在1.0MPa以上，有的甚至高于低压反渗透的过滤压力，工业化应用时能耗较高；(4)膜污染严重：过滤压力越高，膜表面污染层的压实效应越显著，膜表面的结垢现象及有机和微生物污染越严重，回收水量随着时间下降越明显，化学清洗越频繁。
[0004]因此，在运行压力一定的前提条件下，纳滤膜制备过程中水通量与脱盐率之间就会存在“取舍效应”(trade
‑
off effect)，即对纳滤膜性能进行调控时往往会面临提高膜的水通量总会损失脱盐率的问题。那么如何协调膜水通量与脱盐率之间此起彼伏的矛盾，做到大幅提高纳滤膜水通量的同时保证其截留效能便成了一个极具吸引力的研究方向。进一步地，对于纳滤膜而言，在产水量一定的前提下，如果能在保证截留效能的同时大幅提高纳滤膜水通量，即可有效降低操作压力和单位能耗，与此同时，较低的操作压力亦可减轻对污染层的压实效应，减缓长期运行中面临的膜污染问题。为此，如何获得在保证目标截留率的同时，有效降低操作压力，提高水通量成为了面向印染行业废水处理专用纳滤膜制备的难点。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本申请提供一种用于处理印染废水的纳滤膜及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种用于处理印染废水的纳滤膜的制备方法，采用如下的技术方案：
[0007]一种用于处理印染废水的纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将包含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水溶液倾倒至聚砜超滤膜表面，停留10
‑
30s，然后去除表面多余水溶液；其中，间苯二胺的重量百分比为0.7
‑
2wt％，樟脑磺酸的重量百分比为2
‑
2.5wt％，三乙胺的重量百分比为1
‑
1.5wt％；
[0009]S2.将含有均苯三甲酰氯和界面辅助聚合剂的有机溶液倾倒至步骤S1所得膜的表面，反应5
‑
20s，之后去除表面多余溶液；
[0010]所述界面辅助聚合剂选用丙酮或乙酸酯；丙酮的重量百分比为0.5
‑
1wt％；乙酸酯的重量百分比为0.3
‑
8wt％；
[0011]所述均苯三甲酰氯的重量百分比为0.03
‑
0.1wt％；
[0012]S3.将步骤S2的所得膜依次经过静置，热处理，水洗后，得到纳滤膜。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请采用聚砜超滤膜作为基膜，间苯二胺(MPD)作为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)作为有机相单体，通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜超滤膜表面进行聚合反应形成聚酰胺(PA)活性层来制得纳滤膜。本申请的樟脑磺酸为相转移催化剂，可以促进间苯二胺向含有均苯三甲酰氯的有机相扩散，从而促进水相和有机相的聚合反应，提高反应速度。本申请的三乙胺作为缚酸剂，可以与聚合反应生成的盐酸进行反应，降低了盐酸影响聚合反应平衡的可能性。
[0014]本申请通过选择特定的水相单体与有机相单体进行反应，并控制了水相和有机相单体的重量百分比，使得水相与有机相在一定的聚合反应时间内相容性更高，加快了MPD向TMC的扩散速度，促进了水相和有机相聚合反应的进行，使得形成的活性层致密程度适中，制得的纳滤膜可以同时具有较高的水通量和截留率。
[0015]同时，本申请在有机相中加入了界面辅助聚合剂，并选用了丙酮、乙酸酯这两种特定的界面辅助聚合剂，降低了有机相的界面张力，增强了水相和有机相的相容性，形成了共混区，促进了聚合反应的进行，并且改变了PA活性层表面的脊骨结构和叶片结构，使得脊骨结构的尺寸有所增加，致密程度降低，叶片结构有效表面积增加，从而提高了纳滤膜的水通量。并且由于纳滤膜的截留率是与PA层表面荷电性关系较大，本申请引入的界面辅助聚合剂仅是为了改变PA活性层的脊骨和叶片结构，对表面负电荷密度的影响不大，因此使得本申请在提高了纳滤膜水通量的同时，仍能使纳滤膜保持较高的截留率。同时，本申请通过控制丙酮、乙酸酯的重量百分比在特定的范围内，使得PA层表面的致密程度适中，可以兼顾高水通量与高截留率。
[0016]综上所述，本申请通过在有机相中引入特定重量百分比的乙酸酯或丙酮，并控制反应条件在特定的范围内，使得本申请制得的纳滤膜表面PA活性层致密程度适中，过滤压力低，纳滤膜表面不易堵塞和结垢，降低了膜污染程度，减少了清洗频率，并且水通量较大，截留率较高，突破了传统的trade
‑
off效应，兼顾了高水通量和高截留率，在实际应用过程中可使印染废水的水回用率提高到60％以上。
[0017]除此之外，由于传统的纳滤膜水通量较低，因此为了提高水回用率，过滤压力一般在1.5MPa左右，甚至更高，使得纳滤膜在实际应用时能耗较高，而本申请的纳滤膜在0.5MPa就可以具有较高的水通量，有效的降低了生产能耗，适合大规模工业化生产。
[0018]优选的，丙酮的重量百分比为0.85
‑
1％。
[0019]通过采用上述技术方案，本申请进一步控制丙酮的重量百分比在上述特定范围内，可以进一步使得PA活性层的致密性在合适的范围内，PA活性层表面的脊骨及叶片结构形态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理印染废水的纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将包含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水溶液倾倒至聚砜超滤膜表面，停留10
‑
30s，然后去除表面多余水溶液；其中，间苯二胺的重量百分比为0.7
‑
2wt%，樟脑磺酸的重量百分比为2
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2.5wt%，三乙胺的重量百分比为1
‑
1.5wt%；S2.将含有均苯三甲酰氯、界面辅助聚合剂的有机溶液倾倒至步骤S1所得膜的表面，反应5
‑
20s，之后去除表面多余溶液；所述界面辅助聚合剂选用丙酮或乙酸酯；丙酮的重量百分比为0.5
‑
1wt%；乙酸酯的重量百分比为0.3
‑
8wt%；所述均苯三甲酰氯的重量百分比为0.03
‑
0.1wt%；S3.将步骤S2所得膜依次经过静置，热处理，水洗后，得到纳滤膜。2.根据权利要求1所述的一种用于处理印染废水的纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述丙酮的重量百分比为0.85
‑
1wt%。3.根据权利要求1所述的一种用于处理印染废水的纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述乙酸酯的重量百分比为2

【专利技术属性】
技术研发人员：常娜，许以农，王海涛，高曌寰，邵伟，贾彦军，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：