一种利用1-甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用1

【技术实现步骤摘要】
一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法


[0001]本专利技术涉及复合纳滤膜制备领域，具体涉及一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法。

技术介绍

[0002]目前，纳滤膜广泛用在海水淡化预处理、饮用水净化、市政/工业废水处理、资源回收、物料分离和浓缩等领域。纳滤膜对一价盐和二价盐或多价盐的截留性能有明显差异，通常对一价盐截留率较低，而对二价或多价盐截留率较高，因此可实现一价/二价或多价盐的分离。纳滤膜技术是缓解水资源危机的重要手段，高渗透性纳滤膜可降低过程能耗和设备投资，提高回收率；高选择性纳滤膜可提高过程效率和产水品质，降低后处理成本。
[0003]在现有技术中，通常采用界面聚合法，利用哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)分别作水/油相单体制备的聚酰胺复合膜，该类纳滤膜面临水通量不高，对单价盐如NaCl的截留率较高，导致一价/二价盐选择性低的问题；在水/油相中，引入添加剂是常用的优化分离层结构提高纳滤膜性能的方法，常见的添加剂有反应性添加剂、共溶剂等。Li等合成一种新型反应性添加剂3
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(4
‑
(2
‑
((4
‑
氨基苯基)氨基)乙基)吗啉代
‑4‑
鎓)丙烷
‑1‑
磺酸酯(PPD
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MEPS)，将其和水相单体PIP共混后，再与油相单体TMC通过界面聚合反应，制备了纳滤膜。所制膜具有较疏松和荷电性更负的分离层，膜的水通量所有提高，NaCl截留率降低，并维持了Na2SO4的截留率(ACS Applied Materials&Interfaces,2019,11(45):42846
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42855.)，然而，合成该反应性添加剂增多了额外的制膜步骤以及制膜成本。
[0004]Liu等使用二恶烷(DOX)作共溶剂制备了纳滤膜。改性膜的水渗透性明显提高，这是由于DOX的加入改善了两相溶液的混溶性，促进了水相单体PIP向油相扩散，致使PIP和油相单体TMC反应更剧烈，提高了膜面的粗糙度，进而增加了水分子的渗透面积(Journal of Membrane Science,2015,478:25
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36.)，尽管提高的粗糙度可增大水渗透面积，但是粗糙度大的膜在运行中更易被污染，而光滑的膜表面有利于改善膜的抗污染性。此外，常用的共溶剂通常为有机溶剂，具有闪电低、易挥发、易燃易爆等缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中存在的问题，构思了一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法，1
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甲基咪唑相对共溶剂而言，具有沸点高，闪点高，不易燃易爆等特点，利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备聚酰胺复合纳滤膜，所制纳滤膜兼具高通量、低一价盐截留率和高二价盐截留率。
[0006]实现本专利技术所采用的技术方案是：一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法，其特征是，它包括以下步骤：
[0007]1)按质量百分比，1
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甲基咪唑的体积质量分数为0.05％～0.3％、哌嗪的体积质量分数为0.25％～1.0％和水的体积分数为98.7％～99.7％，将所述的哌嗪、1
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甲基咪唑依次加入水中，搅拌均匀，制备1
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甲基咪唑和哌嗪的水相溶液；
[0008]2)将支撑膜浸润于步骤1)所述的1
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甲基咪唑和哌嗪的水相溶液中20～40s，使所述的支撑膜被充分浸润；
[0009]3)将步骤2)被浸润的支撑膜再浸润于均苯三甲酰氯的油相溶液中，界面聚合反应20～40s后，形成聚酰胺分离层；
[0010]4)在70～90℃下，将步骤3)中所述的形成聚酰胺分离层的支撑膜放置在鼓风干燥箱中，热处理4～6min后，制得聚酰胺复合纳滤膜。
[0011]优选地，在步骤1)中，所述的1
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甲基咪唑的质量百分比为0.1％、哌嗪的质量百分比为0.5％、水的质量百分比为99.4％。
[0012]优选地，在步骤3)中，将步骤2)被浸润的支撑膜再浸润于均苯三甲酰氯的油相溶液中，界面聚合反应30s后，形成聚酰胺分离层。
[0013]优选地，在步骤4)中，在80℃下，将步骤3)中所述的形成聚酰胺分离层的支撑膜放置在鼓风干燥箱中，热处理5min后，制得聚酰胺复合纳滤膜。
[0014]优选地，采用去离子水清洗步骤4)中制备的所述的聚酰胺复合纳滤膜。
[0015]本专利技术一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法的有益效果体现在：
[0016]1、一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法，1
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甲基咪唑与哌嗪形成的氢键抑制哌嗪向反应区更深处扩散，使生成的膜表面更光滑，有利于提高膜的抗污染性，1
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甲基咪唑赋予了纳滤膜疏松的聚酰胺结构和膜面更多的羧酸基团，所制备的聚酰胺复合纳滤透膜具有高通量、高二价盐截留率和低一价盐截留率的特点；
[0017]2、一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法，1
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甲基咪唑可与油相单体均苯三甲酰氯发生反应。该反应的引入与哌嗪和均苯三甲酰氯的反应竞争，降低聚酰胺分离层主体交联程度，扩大膜孔径，使膜变疏松，且制备过程简单，操作时间短，易于实施，成本较低。
附图说明
[0018]图1是在实施例2中，添加1
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甲基咪唑制得聚酰胺复合纳滤膜的表面结构扫描电镜图；
[0019]图2是在对比例2中，未添加1
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甲基咪唑制得聚酰胺复合纳滤膜的表面结构扫描电镜图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图1
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2和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]1‑
甲基咪唑是一种含叔胺的杂环化合物，常温呈液态，与水可混溶，其结构式如下所示：
[0022][0023]1‑
甲基咪唑与均苯三甲酰氯反应以及反应产物水解的方程式如下所示：
[0024][0025]实施例1
[0026]配制质量百分比0.05％1
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甲基咪唑、质量百分比为0.25％哌嗪的水相溶液，将配制好的水相溶液倾倒在支撑膜表面，充分浸润后去除多余水相溶液，待膜面干燥后倒入含有均苯甲酰氯的油相溶液反应20s，然后去除多余油相溶液，制得纳滤膜，最后，将膜在70℃下热处理4min，制得添加1
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甲基咪唑的聚酰胺复合纳滤膜。
[0027]在0.6MPa、25℃下利用2000mg/L的硫酸钠水溶液测试得到添加1
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甲基咪唑的聚酰胺复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用1
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甲基咪唑作为水相添加剂制备纳滤膜的方法，其特征是，它包括以下步骤：1)按质量百分比，1
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甲基咪唑的体积质量分数为0.05％～0.3％、哌嗪的体积质量分数为0.25％～1.0％和水的体积分数为98.7％～99.7％，将所述的哌嗪、1
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甲基咪唑依次加入水中，搅拌均匀，制备1
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甲基咪唑和哌嗪的水相溶液；2)将支撑膜浸润于步骤1)所述的1
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甲基咪唑和哌嗪的水相溶液中20～40s，使所述的支撑膜被充分浸润；3)将步骤2)被浸润的支撑膜再浸润于均苯三甲酰氯的油相溶液中，界面聚合反应20～40s后，形成聚酰胺分离层；4)在70～90℃下，将步骤3)中所述的形成聚酰胺分离层的支撑膜放置在鼓风干燥箱中，热处理4～6min后，制得聚酰胺复合纳滤膜。2.根据权利要求1所述的一种利用1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘莹莹，信哲，张海丰，郭淑洁，吴浩文，王志，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：