一种新型纳米结构复合膜的制备方法技术

本发明专利技术属于膜技术领域，涉及一种新型纳米结构复合膜的制备方法。本发明专利技术所提供的新型纳米结构复合膜的制备方法，通过在界面聚合的水相溶液中添加对苯乙烯磺酸钠单体作为反应性活性剂，其对位的磺酸基不仅能有效提高聚合反应程度和速率，同时能够显著强化膜的亲水性。对苯乙烯磺酸钠单体本身所具备的热稳定性也能够使得聚合后的聚合结构的热稳定性得到提升；在反应时聚合过程中，和水相中多元胺及油相中的均苯三甲酰氯发生共缩聚反应，产生图灵纳米结构，其所作为分离层能够提供更为优秀且稳定的分子截留效果。本发明专利技术所提供的制备方法通过更为简便的操作步骤，在原料和参数变量都大大减少的情况下实现了高性能低成本的制备工艺，极大的拓宽了复合膜的应用范围。极大的拓宽了复合膜的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种新型纳米结构复合膜的制备方法


[0001]本专利技术属于膜
，涉及一种纳米结构复合膜的制备方法。

技术介绍

[0002]界面聚合法作为一种极为常见的复合膜制备工艺，不仅凭借其较为简便的工艺步骤和优良的聚合程度，能够制备出性能良好的聚合层，而且可以通过添加或改变界面聚合过程中水相和油相的单体实现对原有复合膜在一种或多种性能参数上的提升。现有通过界面聚合法制备纳米复合膜不仅需要复杂的水相溶液体系，甚至需要对水相或基膜进行预处理，而且制备出的膜在性能上仍无法避免截留率和膜通量之间的权衡关系。
[0003]近年来随着膜制备技术的不断发展，纳米聚合结构的发现使得界面聚合法有着更大的应用潜力，进一步增强了复合膜的截留效果，但要在聚合过程中形成纳米结构仍需要涉及多种单体及制备步骤的增加，极大的增加了连续化生产的难度，而且膜在亲水性上并没有得到有效提升。
[0004]因此，亟需一种简便高效的复合膜制备方法在进一步提高截留效果，强化亲水性的同时，简化制备过程，减少聚合过程中涉及的单体，创造可以向产业化发展的纳米结构复合膜制备工艺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对现有技术和方法中存在的不足，提供一种新型纳米结构复合膜的制备方法。
[0006]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案来实现：
[0007]方法采用了哌嗪、哌嗪类衍生物、非哌嗪类多元胺和对苯乙烯磺酸钠中的三种或三种以上作为水相混合物，并在聚合层上并在加压环境下进行含浸，负压环境下进行聚合，具体操作步骤为：
[0008]1)水相中的哌嗪和其衍生物的总质量分数为0.15-2％，水相中非哌嗪类多元胺的质量分数为0.01-1％，对苯乙烯磺酸钠的质量分数为0.5-5％，在溶液温度≥25℃的条件下通过磁力搅拌或超声振荡混合均匀；
[0009](2)在溶液温度≥25℃的条件下，配制有机相单体溶液；
[0010](3)界面聚合反应，先将基膜用去离子水冲洗干净并浸泡在去离子水中24小时，然后将基膜取出，在0.1-0.4Mpa压力，溶液温度≥25℃的条件下，将配制好的水相单体溶液倾倒于基膜分离层面并含浸0.5-10分钟，用空气刀或胶辊除去表面多余的水相溶液，然后再将基膜含浸在配制好的有机相单体溶液中15-120秒钟，有机相溶液倒出，含浸后的基膜放入 50-100℃的烘箱中在-0.01～-0.03Mpa压力下进行热处理2-15分钟，热处理完成后用去离子水清洗并浸泡在去离子水中得到新型纳米结构复合膜。
[0011]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
[0012]优选地，在所述步骤(1)中，哌嗪类衍生物为1,4-二氨基哌嗪、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、 N-氨乙基哌嗪或4-氨基甲基哌嗪中的一种；非哌嗪类多元胺为乙二胺、丙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、邻苯二胺、间苯二胺或对苯二胺中的一种。
[0013]优选地，在所述步骤(2)中，有机相单体为0.1-0.3％的均苯三甲酰氯有机溶液；有机相溶剂为正构或异构烷烃类溶剂。
[0014]优选地，所述步骤(3)中底膜可选用聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚酮中的一种或多种组合制备的超滤膜。
[0015]优选地，所述的超滤基膜截留分子量为20000-50000Da。
[0016]优选地，在25℃条件及0.7MPa操作压力下，所述纳米结构复合膜分别对2000mg/L硫酸镁的脱盐率≥99％，氯化钠脱盐率≥45％，水通量≥40L/(m2·
h)。
[0017]本专利技术属于膜
，涉及一种新型纳米结构复合膜的制备方法。本专利技术所提供的新型纳米结构复合膜的制备方法，通过在界面聚合的水相溶液中添加对苯乙烯磺酸钠单体作为反应性活性剂，其对位的磺酸基不仅能有效提高聚合反应程度和速率，同时能够显著强化膜的亲水性。对苯乙烯磺酸钠单体本身所具备的热稳定性也能够使得聚合后的聚合结构的热稳定性得到提升；本专利技术所提供的制备方法通过更为简便的操作步骤，在原料和参数变量都大大减少的情况下实现了高性能低成本的制备工艺，极大的拓宽了复合膜的应用范围。
具体实施方式
[0018]参照具体实施例对本专利技术进行进一步地详细说明。
[0019]本专利技术所制备的纳米结构复合膜均是在0.7MPa下用MgSO4和NaCl溶液预压25分钟，并以 2000ppm的MgSO4溶液和2000ppm NaCl溶液测试膜通量和截留性能。膜通量的计算公式如(1) 所示。
[0020][0021]其中J为膜的通量(L/(m2·
h))，V为收集到的透过液的体积(L)，A为膜的有效面积(m2)， T为收集到V体积的透过液所需要的时间(h)。
[0022]膜的截留性能计算方法如(2)所示。
[0023][0024]其中R为膜的截留率，Cp为透过侧的浓度，Cf为进料侧的浓度。
[0025]电解质溶液的浓度首先采用电导率仪测定透过侧和进料侧的电导率，然后通过电解质溶液的标准曲线来进行拟合从而计算其浓度，进而求出其截留率。所有膜均测量3次，取平均值得到结果。
[0026]实施例1-5
[0027]选用聚醚砜材料制成的30000截留分子量超滤膜作为基膜，按照权利要求1所述的步骤制备纳米结构复合膜：
[0028](1)配制水相单体溶液，水相中的哌嗪的质量分数为0.15-0.4％，邻苯二胺的质量分数为0.15-0.4％，具体关系如表1所示，对苯乙烯磺酸钠的质量分数为2.0％，在溶液温度
≥25℃的条件下通过磁力搅拌或超声振荡混合均匀；
[0029](2)配制有机相单体溶液，有机相中均苯三甲酰氯(TMC)质量分数为0.30％，溶剂为 IsoparL异构烷烃溶剂油；
[0030](3)界面聚合反应，在0.1Mpa压力下，将基膜含浸在配制好的水相单体溶液中3分钟后将水相溶液倒出，除去表面多余的液体，然后再将基膜含浸在配制好的有机相单体溶液中 60秒钟，将有机相溶液倒出，含浸后的基膜放入90℃的烘箱中，在-0.01Mpa压力下进行热处理2分钟，热处理完成后用去离子水清洗并浸泡在去离子水中得到新型纳米结构复合膜，在操作压力0.7MPa、25℃下，测试其对2000mg/L MgSO4水溶液和2000mg/L NaCl水溶液的截留效果和通量，如表1所示。
[0031]表1实施例1-5产品对对2000mg/L MgSO4水溶液和NaCl水溶液的截留效果和通量数据
[0032][0033]实施例6-12
[0034]选用聚砜材料制成的30000截留分子量超滤膜作为基膜，按照权利要求1所述的步骤制备纳米结构复合膜：
[0035](1)配制水相单体溶液，水相中的N-氨乙基哌嗪质量分数为0.35％，邻苯二胺的质量分数为0.15％，对苯乙烯磺酸钠的质量分数为0.5-6.5％，具体如表2所示，在溶液温度≥25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型纳米结构复合膜的制备方法，其特征在于，用哌嗪、哌嗪类衍生物、非哌嗪类多元胺和对苯乙烯磺酸钠中的三种或三种以上作为水相混合物，并在聚合层上并在加压环境下进行含浸，负压环境下进行聚合，具体操作步骤为：(1)配制水相溶液：水相中的哌嗪和其衍生物的总质量分数为0.15-2％，水相中非哌嗪类多元胺的质量分数为0.01-1％，对苯乙烯磺酸钠的质量分数为0.5-7％，在溶液温度≥25℃的条件下通过磁力搅拌或超声振荡混合均匀；(2)在溶液温度≥25℃的条件下，配制有机相单体溶液；(3)界面聚合反应，先将基膜用去离子水冲洗干净并浸泡在去离子水中24小时，然后将基膜取出，在0.1-0.4Mpa压力，溶液温度≥25℃的条件下，将配制好的水相单体溶液倾倒于基膜分离层面并含浸0.5-10分钟，用空气刀或胶辊除去表面多余的水相溶液，然后再将基膜含浸在配制好的有机相单体溶液中15-120秒钟，有机相溶液倒出，含浸后的基膜放入50-100℃的烘箱中在-0.01～-0.03Mpa压力下进行热处理2-15分钟，热处理完成后用去离子水清洗并浸泡在去离子水中得到新型纳米结构复合膜。2.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁武龙，于清，
申请(专利权)人：浙江迪萧环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：