一种超滤膜改进为纳滤膜的方法技术

本发明专利技术使用具有聚乙二醇的聚醚砜类有机膜作为基膜，通过层层自主装的方式进行改性制备得到纳滤膜。相较于现有技术中层层自主装的方法，具有层间结合力强不需要额外使用交联剂，且相同或相近截留性能的前提下，水通量更高，是一种更绿色环保的纳滤膜制备方法，并探索了该方法下最优的实验条件。索了该方法下最优的实验条件。

【技术实现步骤摘要】
一种超滤膜改进为纳滤膜的方法


[0001]本专利技术属于分离膜制备
，具体涉及超滤膜改进为纳滤


技术介绍

[0002]纳滤是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1纳米(0.001微米)而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200～400左右，截留溶解性盐的能力为20～98％之间。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及净水器的滤芯，部分去除溶解性盐，浓缩食品以及分离药品中的有用物质等，纳滤膜的运行压力一般为3～16bar。
[0003]超滤变纳滤的改性层的制备方法包括:涂覆法、接枝法、层层自组装、界面聚合法、界面聚合法等。目前实验采用层层自组装的方式对超滤膜进行改性的处理，层层自组装法是首由带相反电荷的聚电解质通过静电吸引的作用下，交替沉积后成功吸附到超滤基膜上。层层自组装技术制备纳滤膜操作简单，对环境友好；可以通过调节溶液浓度、冲刷时间、离子强度、冲刷层数等来控制功能层的厚度，以用来决定通量与截留的效果。专利文献CN10322302A公开了一种纳滤膜的制备方法，其通过表面荷电的超滤基膜交替浸泡在聚阴离子和聚阳离子溶液中自组装以得到纳滤膜。而实际上，单纯使用层层自组装的方式在超滤膜表面获得具有纳滤分离效果的分离层，并且分离层和超滤基膜之间的结合力以及分离层中各层之间的结合力往往依赖于加入交联剂，通过交联反应增强结合力。
[0004]而本专利技术的目的在于增强自组装获得的分离层与超滤基膜之间以及分离层中各层之间的结合力，同时在保持截留性能基本不变的前提下进一步提高水通量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于增强自组装获得的分离层与超滤基膜之间的结合力，同时在保持截留性能基本不变的前提下进一步提高水通量。本专利技术的具体方法如下：一种超滤膜改进为纳滤膜的方法，其特征在于：包括如下步骤
[0006]S1、分别配置聚阳离子溶液和聚阴离子溶液，选用有机超滤膜为基膜，通过氧化或超声的方法对基膜进行处理使基膜表面带有负电荷，得到表面荷电的基膜；
[0007]S2、将S1处理后的基膜浸泡在所述聚阳离子溶液中，一定时间后取出放置于RO水池中浸泡；
[0008]S3、将步骤S2处理后的基膜浸泡在所述聚阴离子溶液中，一定时间后取出放置于RO水池中浸泡；
[0009]S4、重复步骤S2和S3 1
‑
10次；
[0010]S5、将步骤S4处理后的基膜浸泡在二醛类的交联剂中一定时间后取出放置于RO水池中浸泡或将步骤S4处理后的基膜直接浸泡在RO水池中，得到超滤膜改进的纳滤膜。
[0011]通过上述步骤，可以实现分离层的层层堆积，并通过二醛类(通常为戊二醛)交联剂进行交联。
[0012]进一步的，所述有机超滤膜为聚醚砜类超滤膜。
[0013]进一步的，所述聚醚砜类超滤膜为聚醚砜
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b
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聚乙二醇嵌段共聚物超滤膜或聚醚砜和聚乙二醇共混超滤膜。
[0014]进一步的，步骤S1还包括将所述表面荷电的基膜放置于80
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95℃的水浴中进行表面偏析，偏析时间为10min
‑
1h。
[0015]进一步的，所述聚阳离子溶液为PAH、PEI或PVA的水溶液，聚阴离子溶液为PSS、PVS或PAA的水溶液。
[0016]进一步的，所述聚阳离子溶液中聚阳离子的质量分数为0.1％
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1.5％，所述聚阴离子溶液中聚阴离子的质量分数为0.1％
‑
1.5％。
[0017]进一步的，所述聚阳离子溶液和聚阴离子溶液中还含有质量分数为1％
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10％的氯化钠。
[0018]进一步的，所述聚阳离子溶液和聚阴离子溶液中还包括分子量为200
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1000的聚乙二醇，聚乙二醇的质量分数为0.1
‑
1％。
[0019]进一步的，步骤S2
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S4中，聚阳离子和聚阴离子溶液的温度为40
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60℃。
[0020]进一步的，步骤S2
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S3以及步骤S4所用的离子溶液中，聚乙二醇的质量分数或分子量逐渐降低。
[0021]上述方法中，选用聚醚砜
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b
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聚乙二醇嵌段共聚物超滤膜或聚醚砜和聚乙二醇共混超滤膜其目的在于在基膜中引入对水具有亲和性的聚乙二醇嵌段或聚乙二醇组分。在后续步骤中，在聚阴阳离子溶液中加入一定量的低分子量聚乙二醇，并将温度升至特定温度以使得聚乙二醇和聚阴离子聚合物或聚阳离子聚合物发生分子链的缠聚。通过使用上述含有聚乙二醇的超滤膜和聚乙二醇的离子溶液，可以利用聚乙二醇链段和聚乙二醇聚合物之间的作用力提高层与层之间的结合力。同时，聚乙二醇可以提供微观上的水通道，提高水通量。
[0022]另外，通过向组装液中添加无机盐(例如氯化钠)，可以改善溶液的离子强度，进而调节单层膜的厚度。当在聚电解质溶液中加入适当的支撑盐后，聚电解质离子被支撑盐离子屏蔽，聚电解质链发生卷曲，组装到膜上时，形成的单层膜较厚。然而通过添加无机盐来调节离子强度进而达到控制膜厚的方法也有一定限制，离子强度太高会导致聚电解质离子的解吸附，进而导致膜厚度下降。
[0023]本专利技术与现有技术相比，通过选择特定的基膜(聚醚砜
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聚乙二醇嵌段共聚物超滤膜或聚醚砜和聚乙二醇共混超滤膜)与含有聚乙二醇的离子溶液进行层层自组装，可以在不使用或少量使用交联剂的情况下，获得足够强度的层间作用力，并且在截留效果基本不发生变动的前提下，所得纳滤膜能够获得一定程度的提升。此外，当对超滤膜进行多次改性时，逐渐减少聚阴阳离子溶液中聚乙二醇的浓度或分子量，能够在一定程度内提高膜通量和截留性能。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术方法做进一步说明。
[0025]实施例1
[0026]本专利技术采用的基膜为聚醚砜超滤膜，聚阴离子电解质为聚丙烯酸(PAA，分子量为8
万)；聚阳离子电解质为聚乙烯亚胺(PEI，分子量为8万)，戊二醛的分子量为100；分别配置质量分数为0.5％的PAA水溶液以及PEI水溶液，并配置0.5％的戊二醛水溶液。PAA水溶液和PEI水溶液温度为40℃。
[0027]首先利用氧化的方法对聚醚砜超滤膜进行处理使表面电负电荷。将表面荷电的基膜浸泡在PEI溶液中，15min中后取出并放置于RO水池中清洗；
[0028]随后将膜片放置于PAA溶液中，15min中后取出并放置于RO水池中清洗。
[0029]即，实施例分别进行了1次聚阳离子和聚阴离子改性。
[0030]随后，将膜片放置于戊二醛水溶液中放置30min后取出放置于RO水池中，即得到纳滤膜。
[0031]实施例2
[0032]与实施例1相比，区别在于重复进行三次聚阴离子和聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超滤膜改进为纳滤膜的方法，其特征在于：包括如下步骤S1、分别配置聚阳离子溶液和聚阴离子溶液，选用有机超滤膜为基膜，通过氧化或超声的方法对基膜进行处理使基膜表面带有负电荷，得到表面荷电的基膜；S2、将S1处理后的基膜浸泡在所述聚阳离子溶液中，一定时间后取出放置于RO水池中浸泡；S3、将步骤S2处理后的基膜浸泡在所述聚阴离子溶液中，一定时间后取出放置于RO水池中浸泡；S4、重复步骤S2和S3 1
‑
10次；S5、将步骤S4处理后的基膜浸泡在二醛类的交联剂中一定时间后取出放置于RO水池中浸泡或将步骤S4处理后的基膜直接浸泡在RO水池中，得到超滤膜改进的纳滤膜。2.根据权利要求1所述的超滤膜改进为纳滤膜的方法，所述有机超滤膜为聚醚砜类超滤膜。3.根据权利要求2所述的超滤膜改进为纳滤膜的方法，所述聚醚砜类超滤膜为聚醚砜
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聚乙二醇嵌段共聚物超滤膜或聚醚砜和聚乙二醇共混超滤膜。4.根据权利要求3所述的超滤膜改进为纳滤膜的方法，步骤S1还包括将所述表面荷电的基膜放置于80
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95℃的水浴中进行表面偏析，偏析时间为10min
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1h。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，李爱民，彭燊，施鹏，焦一航，李波，陆磊，杨胜，金剑，朱昌福，钟礼英，
申请(专利权)人：南京水诺环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：