本发明专利技术公开了一种金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜、制法及应用。所述纳滤膜包括依次层叠设置的支撑层和选择分离层，支撑层和选择分离层组成整体表皮不对称结构，所述制法包括：使铸膜液涂覆于基片上，形成涂覆层，并使其中的挥发性溶剂挥发；之后浸润于碱凝固浴或水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成由支撑层和选择分离层组成的整体表皮不对称膜，其中水凝固浴膜需再经过碱后处理，最后与金属离子进行配位交联反应，制得所述纳滤膜。本发明专利技术的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜具有通量高、稳定性高、机械强度强、对有机小分子的截留性能好等优点，可实现药物分离提纯、工业回收溶剂以及有机小分子的分离提纯领域。的分离提纯领域。的分离提纯领域。
【技术实现步骤摘要】
金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜、制法及应用
[0001]本专利技术涉及一种耐有机溶剂纳滤膜，尤其涉及一种金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜及其制备方法，以及金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的应用，属于材料技术和溶剂处理
技术介绍
[0002]随着工业经济的大力发展，所带来的的污染和浪费问题也是非常严峻的，传统的解决办法主要是：蒸发、蒸馏以及渗析等，但这些方法需要消耗大量的能源，并且效率不高，相比于现在，有机溶剂纳滤的出现，为净化环境、提高生活质量作出了巨大贡献。纳滤作为一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，其截留分子量介于200
‑
2000Da，有机溶剂纳滤是以有机溶剂作为载体进行小分子筛分和提纯的技术，对于小分子量有机物分离有着很好的效果。目前主要应用于废水、饮用水处理，食品，制药行业等领域，脱除各种有机物和有害化学物质，能够大大减少有机试剂对环境的污染与破坏。目前商业性使用的有机溶剂纳滤膜是由二胺交联所得，二胺占据着分子结构中大量的自由体积，其所带来的缺点是通量下降严重。根据文献《Metal ion cross
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linked nanoporous polymeric membranes with improved organic solvent resistance for molecular separation,Journal of Membrane Science,2020.119002.》报道，通过金属离子配位交联可以有效地获得一个具有高稳定性的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜，同时金属离子占据结构中较少的自由体积，通量下降不严重；与此同时专利CN109012184A报道的碱后处理基底膜无法耐溶剂的缺陷，和专利CN112755822A报道的薄膜复合膜，只是针对大孔底膜处理的局限性，存在相容性较差的缺陷。
[0003]因此，如何对聚合体系进行优化，寻求一种制备兼具高截留和高通量的纳滤膜的新技术，具有很强的研究意义，也是研究人员一直努力的方向。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
[0005]本专利技术的另一目的还在于提供所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的应用。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备方法，其包括：
[0008](1)使聚合物材料与选定溶剂、挥发性溶剂均匀混合，形成铸膜液；
[0009](2)在温度为18～25℃，相对湿度为20～50％条件下，使所述铸膜液施加于基片上，形成涂覆层；并使所述涂覆层中的挥发性溶剂挥发；
[0010](3)将步骤(2)所获涂覆层浸润于碱凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备
形成由支撑层和选择分离层组成的整体表皮不对称膜；
[0011]或者，将步骤(2)所获涂覆层浸润于水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成由支撑层和选择分离层组成的整体表皮不对称膜，之后对所述整体表皮不对称膜进行碱处理；
[0012](4)将步骤(3)所获整体表皮不对称膜与金属离子进行配位交联反应，制得金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜。
[0013]在一些实施例中，步骤(2)具体包括：
[0014]在温度为18～25℃，相对湿度为20～50％条件下，使所述铸膜液涂覆于玻璃片上，形成厚度为200～300μm的涂覆层；并在空气中使所述涂覆层中的挥发性溶剂挥发20～35s。
[0015]在一些实施例中，步骤(3)具体包括：将步骤(2)所获具有涂覆层的玻璃片浸润于水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成整体表皮不对称膜，之后以碱性溶液对所述整体表皮不对称膜进行碱处理1～10min。
[0016]在一些实施例中，步骤(4)具体包括：
[0017]将步骤(3)所获整体表皮不对称膜浸润于包含金属离子的溶液中12～36h，进行配位交联反应，制得金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜。
[0018]本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜。
[0019]进一步地，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜对醇溶剂的稳定通量在1.303Lm
‑2h
‑1bar
‑1以上。
[0020]进一步地，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜能够耐受极性溶剂，所述极性溶剂包括乙醇、丙酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯中的任意一种或两种以上的组合。
[0021]进一步地，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜对有机小分子的截留率在90％以上。
[0022]进一步地，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的选择分离层所含孔洞的孔径在0.3nm以上，截留分子量在324g/mol以上。
[0023]本专利技术实施例还提供了所述的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜在药物分离提纯、工业回收溶剂或有机小分子分离提纯等领域中的应用。
[0024]本专利技术实施例还提供了一种溶剂和有机小分子的分离方法，其包括：
[0025]提供所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜；
[0026]将包含溶剂和有机小分子的混合体系通过所述金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜，实现溶剂和有机小分子的分离。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1)本专利技术提供的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜采用非溶剂诱导相转化，一体化制备得到整体表皮不对称薄膜，薄膜经过碱性溶液处理开环，与金属离子配位交联得到高的耐溶剂稳定性，缩小膜孔结构(r
p
>0.30nm)，从而提高其在有机溶液环境下对有机小分子的分离性能(>99％)；
[0029]2)本专利技术提供的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜对有机小分子的截留率在90％以上，优选为99％以上，同时对甲醇溶剂的初始通量在1.303Lm
‑2h
‑1bar
‑1以上，
优选在6.078Lm
‑2h
‑1bar
‑1以上，这种高截留、高通量、高耐性的有机溶剂纳滤膜在药物分离提纯、工业回收溶剂以及有机小分子处理领域等方面具有很大的应用前景；
[0030]3)本专利技术提供的金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备方法简单，对有机小分子的高截留使得在药物分离提纯、工业回收溶剂以及有机小分子处理能耗成本降低，可实现有机溶液处理和回用，同时还可实现有机小分子回用、其工艺易于放大生产，具有很高的工业应用价值。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：(1)使聚合物材料与选定溶剂、挥发性溶剂均匀混合，形成铸膜液；(2)在温度为18～25℃，相对湿度为20～50％条件下，使所述铸膜液涂覆于基片上，形成涂覆层；并使所述涂覆层中的挥发性溶剂挥发；(3)将步骤(2)所获涂覆层浸润于碱凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成由支撑层和选择分离层组成的整体表皮不对称膜；或者，将步骤(2)所获涂覆层浸润于水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成由支撑层和选择分离层组成的整体表皮不对称膜，之后对所述整体表皮不对称膜进行碱处理；(4)将步骤(3)所获整体表皮不对称膜与金属离子进行配位交联反应，制得金属离子配位交联的聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述聚合物材料包括LenzingP84、聚酰亚胺、Matrimid中的任意一种或两种以上的组合，优选为LenzingP84；和/或，所述选定溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述挥发性溶剂包括1,4
‑
二氧六环、四氢呋喃、丙酮中的任意一种或两种以上的组合，优选为1,4
‑
二氧六环；和/或，所述铸膜液中聚合物材料的含量为18～25wt％，所述选定溶剂与挥发性溶剂的体积比为1：1～1：7。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：在温度为18～25℃，相对湿度为20～50％条件下，使所述铸膜液涂覆于玻璃片上，形成厚度为200～300μm的涂覆层；并在空气中使所述膜层中的挥发性溶剂挥发10～35s，优选20～35s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括：将步骤(2)所获具有涂覆层的玻璃片浸润于碱凝固浴或水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，1～12min后再浸润于水凝固浴中，放置12～36h；和/或，所述碱凝固浴的pH值为12～13.4；优选的，所述碱凝固浴采用碱性溶液，优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述水凝固浴为去离子水。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体包括：将步骤(2)所获具有涂覆层的玻璃片浸润于水凝固浴中发生非溶剂诱导相转化，一体化制备形成整体表皮不对称膜，之后以碱性溶液对所述整体表皮不对称膜进行碱处理1～10min，优选7～8min；其中采用的碱性溶液的pH值为12.9～13.4；优选的，所述碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁...
【专利技术属性】
技术研发人员：王奚，方望熹，靳健，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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