一种具有盐响应性的纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳滤膜分离领域，特别涉及一种具有盐响应性的纳滤膜及其制备方法。本发明专利技术在纳滤膜选择分离层中引入具有盐响应性的两性离子聚合物纳米凝胶，赋予聚酰胺纳滤膜氯化钠响应性。在氯化钠存在时，由于反聚电解质效应，两性离子聚合物纳米凝胶中的两性离子聚合物分子链舒展，提供了低阻力水传输通道，从而提高纳滤膜的水通量；本发明专利技术所制备的纳滤膜可以在保持对染料小分子有机物截留的前提下，通过盐响应性提高纳滤膜的水通量，在染料/无机盐分离领域有着良好的应用前景。分离领域有着良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有盐响应性的纳滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳滤膜分离领域，特别涉及一种具有盐响应性的纳滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]印染废水具有体量大、色度高、盐度高的特点，是一种处理难度大的工业废水。如何高效经济地实现印染废水处理，并对水体中染料和无机盐进行分离再利用，是印染企业亟需解决的问题。
[0003]膜分离技术凭借分离效率高、能耗低及环境友好等特点，广泛应用于废水处理、海水淡化和物质浓缩等领域。通过孔径筛分和道南效应，纳滤膜能够实现染料分子的有效截留和无机盐的高效渗透，从而实现染料和无机盐的有效分离。然而，纳滤膜在处理含染料和无机盐的废水，由于浓差极化和染料分子的附着，纳滤膜的水通量往往低于其纯水通量。并且随着盐浓度的提高，水通量大幅度下降(Journal of Membrane Science，2021，640，119821)。
[0004]磺酸型两性离子聚合物分子内正负电荷相互作用。当外加无机盐时，相互作用的正负电荷发生解离，从而使其分子链舒展，具有盐响应性，即具有反聚电解质作用。同时磺酸型两性离子聚合物具有良好的亲水性和抗污染能力，是一种理想的纳滤膜材料。目前已经有工作报道将磺酸型两性离子纳米凝胶接枝在微滤膜孔道内，获得一种盐响应性微滤膜。在测试NaCl溶液时，实现微滤膜水通量的大幅度提升(Small 2020，16，1903925)。然而这种孔道接枝的方式不适用于纳滤膜。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有盐响应性的纳滤膜的制备方法，该方法制得的纳滤膜对氯化钠离子强度具有响应性，且可以实现染料和氯化钠的有效分离，满足染料废水的处理需求。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种具有盐响应性的纳滤膜的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0008]S1、制备磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶
[0009]①
将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到连续相溶液；
[0010]所述乳化剂为亲油乳化剂或亲油乳化剂和亲水乳化剂构成的复合乳化剂，所述乳化剂用量为非极性溶剂质量的8％
‑
20％；
[0011]②
将磺酸型两性离子单体、氨基单体、交联剂N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、四氟硼酸钠和水溶性引发剂溶解于水中，形成分散相；
[0012]以分散相中水的质量为100％计，分散相中其他组分的质量分数为：磺酸型两性离子单体10％
‑
40％，氨基单体10％
‑
30％，四氟硼酸钠为1％
‑
15％，交联剂和水溶性引发剂适量；
[0013]③
将
②
得到的分散相溶液加入
①
得到的连续相溶液中，搅拌预乳化得到粗乳液；再将粗乳液置于冰水浴中超声处理15
‑
30min，得到反相细乳液；
[0014]然后加入适量N，N，N'，N'
‑
四亚甲基乙二胺；通入氮气后，在30
‑
70℃下聚合5
‑
10h得到磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶；
[0015]S2、制备纳滤膜
[0016]制备含有0.2
‑
0.5wt％多元胺单体和0.01
‑
0.08wt％磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶的水相溶液；
[0017]将聚砜超滤膜表面浸渍在水相溶液1
‑
4min后取出，待聚砜超滤膜表面无明显液滴，将聚砜超滤膜表面浸入含有0.1
‑
0.3wt％多元酰氯的有机相溶液中，界面聚合反应0.5
‑
3min，然后在50
‑
70℃下热处理5
‑
20min，得到具有盐响应性的纳滤膜。
[0018]作为优选，S1中所述亲油乳化剂为Span系列乳化剂、两亲型嵌段乳化剂中的至少一种；所述的亲水性乳化剂为吐温系列乳化剂、OP系列乳化剂、MOA系列乳化剂中的至少一种；所述的非极性溶剂为C6～C20的脂肪烷烃、C6～C20的环烷烃中的至少一种。
[0019]作为优选，所述的磺酸型两性离子单体为3
‑
[N，N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐、3
‑
[N，N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]乙烷
‑1‑
磺酸内盐或3
‑
(4
‑
乙烯基吡啶)丙烷
‑1‑
磺酸内盐中的至少一种；最优为3
‑
[N，N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]丙烷
‑1‑
磺酸内盐、3
‑
[N，N
‑
二甲基
‑
[2
‑
(2
‑
甲基丙
‑2‑
烯酰氧基)乙基]铵]乙烷
‑1‑
磺酸内盐。
[0020]所述的氨基单体为烯丙胺、2
‑
氨基乙基甲基丙烯酸酯或N
‑
(3
‑
氨丙基)甲基丙烯酰胺中的至少一种；水溶性引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的至少一种。
[0021]作为优选，S1中，乳化剂用量为非极性溶剂质量的10％
‑
15％。
[0022]作为优选，以分散相中水的质量为100％计，分散相中其他组分的质量分数为：磺酸型两性离子单体20％
‑
40％，氨基单体10％
‑
20％，四氟硼酸钠为1％
‑
8％。分散相中磺酸型两性离子单体含量最优为30％
‑
40％。
[0023]作为优选，交联剂用量为磺酸型两性离子单体和氨基单体总质量的3％
‑
10％，(优选5％
‑
10％)；水溶性引发剂用量为磺酸型两性离子单体和氨基单体总质量0.5％
‑
8％(优选1％
‑
5％)。
[0024]作为优选，N，N，N'，N'
‑
四亚甲基乙二胺用量为磺酸型两性离子单体和氨基单体总质量的1％
‑
10％，优选2％
‑
6％。
[0025]作为优选，S2所述多元胺单体为哌嗪、聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或N
‑
氨乙基哌嗪中的至少一种；
[0026]水相溶液含有0.25
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种具有盐响应性的纳滤膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1、制备磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶
①
将乳化剂溶于非极性溶剂中，得到连续相溶液；所述乳化剂为亲油乳化剂或亲油乳化剂和亲水乳化剂构成的复合乳化剂，所述乳化剂用量为非极性溶剂质量的8%
‑
20%；
②
将磺酸型两性离子单体、氨基单体、交联剂N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、四氟硼酸钠和水溶性引发剂溶解于水中，形成分散相；以分散相中水的质量为100%计，分散相中其他组分的质量分数为：磺酸型两性离子单体10%
‑
40%，氨基单体10%
‑
30%，四氟硼酸钠为1%
‑
15%，交联剂和水溶性引发剂适量；
③
将
②
得到的分散相溶液加入
①
得到的连续相溶液中，搅拌预乳化得到粗乳液；再将粗乳液置于冰水浴中超声处理15
‑
30 min，得到反相细乳液；然后加入适量N，N，N'，N'
‑
四亚甲基乙二胺；通入氮气后，在30
‑
70℃下聚合5
‑
10 h得到磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶；S2、制备纳滤膜制备含有0.2
‑
0.5 wt%多元胺单体和0.01
‑
0.08 wt%磺酸型两性离子聚合物纳米凝胶的水相溶液；将聚砜超滤膜表面浸渍在水相溶液1
‑
4 min后取出，待聚砜超滤膜表面无明显液滴，将聚砜超滤膜表面浸入含有0.1
‑
0.3 wt%多元酰氯的有机相溶液中，界面聚合反应0.5
‑
3 min，然后在50
‑
70 ℃下热处理5
‑
20 min，得到具有盐响应性的纳滤膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1中所述亲油乳化剂为Span系列乳化剂、两亲型嵌段乳化剂中的至少一种；所述的亲水性乳化剂为吐温系列乳化剂、OP系列乳化剂、MOA系列乳化剂中的至少一种；所述的非极性溶剂为C6~C20的脂肪烷烃、C6~C20的环烷烃中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的磺酸型两性离子单体为3
‑
[N，N
‑
二甲基
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秘一芳，夏文，何书恒，黄亦涵，曹志海，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：