聚酰胺复合纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺复合纳滤膜的制备方法。该方法包括以下步骤：聚丙烯腈基膜在碱性、热处理条件下部分水解，将膜在1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺盐酸盐EDC·HCl和N-羟基丁二酰亚胺NHS进行活化；再将膜依次浸泡在低浓度的水相单体哌嗪和有机相单体均苯三甲酰氯中，经界面聚合而制成聚酰胺复合纳滤膜。本发明专利技术的优点在于：相对于传统方法，该方法采用低浓度单体溶液进行界面聚合，可在超低压力（0.1MPa）下获得高的渗透通量，过滤染料溶液和盐溶液具有较高的分离选择性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是聚酰胺复合纳滤膜的界面聚合制备方法。
技术介绍
纳滤膜技术是分离精度介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术。其操作压力通 常为O. 3-1. OMPa，截留分子量在200-1000范围内。与反渗透相比，纳滤膜在较低的操作压力下具有较高的水通量，对二价离子和有机小分子具有高的截留率。纳滤膜被广泛应用于苦咸水脱盐、印染废水处理、生化制剂和药品提纯等领域。目前，纳滤膜按结构分类分为非对称膜和复合膜两类。复合膜是多孔基膜和覆盖在基膜上的致密活性层组成。其中，活性层用于截留二价离子或有机小分子，而多孔支撑层提供膜所需的机械强度。界面聚合法以其操作简单、可控性强等优点在膜
得到广泛的应用，并且界面聚合法能制备出超薄活性层，致使复合膜在低压下兼具较高的选择性和渗透性。界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔基膜上形成很薄的致密层。由于含单体的两相互不相容，反应仅在界面处发生，因此生成的聚合物层很薄，从而致使复合膜的渗透性和选择性都大为提高。常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和多元酰氯等。其中，多元胺、多元醇和多元酚可溶于水相，多元酰氯则可溶于有机相，反应后分别形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。其中聚酰胺膜是界面聚合法制备复合膜中最常见的，也是最早工业生产的膜。然而，尽管聚酰胺纳滤膜具有良好的亲水性，然而为了获得较高截留率，使用的单体浓度往往较高(一般高于O. 5%)，水通量往往较低(一般为几十L/(m2hMPa))。同时，使用较高单体浓度时，为了获得较高通量而升高操作压力(O. 5-1. OMPa)又会增大能耗。为了解决上述问题，我们采用EDC/NHS干预界面聚合过程，基膜与活性层之间通过共价键连接，使活性层变得更加致密的同时降低活性层厚度，从而在使用较低浓度单体时能获得高渗透通量，同时保持高分离选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该制备方法过程简单易操作，所制备的复合纳滤膜在超低操作压力下具有通量高、选择性高特性。本专利技术是通过以下技术方案实现，一种，其特征在于包括以下步骤 I、聚丙烯腈基膜的制备 将聚丙烯腈溶于二甲亚砜，配制成含聚丙烯腈质量浓度为13-15%的铸膜液，在60°C下搅拌4h，并在60°C下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，在空气中放置10-30秒后，再放入50°C水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚丙烯腈基膜； 2、聚丙烯腈基膜的水解和活化 聚丙烯腈基膜在浓度为O. 2-2mol/L氢氧化钠溶液中加热40_60°C，水解O. 5_2h，然后再将聚丙烯腈基膜浸泡在下述溶液中30min，所述的溶液是将I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与N-羟基丁二酰亚胺溶解于pH=6. O的浓度为50mmol/L吗啉乙磺酸缓冲液中配制而成的，其中I-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与N-羟基丁二酰亚胺的摩尔比为2:1，I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的浓度为50-150mmol/L ，浸泡后再用去离子水洗涤三次，得到水解活化后的聚丙烯腈基膜； 3、聚酰胺复合膜的制备 将步骤2得到的水解活化后的聚丙烯腈基膜浸泡在质量分数为O. 05-0. 2%的哌嗪的水相溶液30min，取出用滤纸吸干残余水溶液，再浸泡在质量分数为O. 05-0. 2%的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，Imin后取出，在空气中晾干30min后浸泡在去离子水中，得到聚酰胺复合纳滤膜。本专利技术的优点在于相对于传统方法，该方法采用低浓度单体溶液进行界面聚合，可在超低压力(O. IMPa)下获得较高通量(IO2-IO3L/(m2hMPa) ) ；EDC/NHS干预使得聚酰胺活性层和界面区更加致密，拥有较高分离选择性(染料截留>70%，MgS04>70%)。具体实施例方式实施例I 称取2. 6g聚丙烯腈PAN溶解于17. 4g 二甲亚砜DMSo，水浴恒温60°C下搅拌4h配置铸膜液。铸膜液在60°C下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，再放入50°C水浴中凝固成膜，从基板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚丙烯腈PAN基膜。将聚丙烯腈PAN基膜在摩尔浓度为lmol/L的氢氧化钠NaOH水溶液中加热50°C浸泡lh。然后将膜取出用去离子水洗涤至pH=7，再浸泡在摩尔浓度为50mmol/L的I-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐EDC -HCl和摩尔浓度为25mmol/L的N-羟基丁二酰亚胺NHS混合液中。EDC/NHS混合液是由EDC、NHS溶解在pH为6. O的摩尔浓度为50mmol/L的吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中配制成。再将膜取出用去离子水洗涤三次，浸泡在质量分数为O. 05%的哌嗪PIP水溶液中30min，取出用滤纸吸干残余水溶液。再浸泡在质量分数为O. 10%的均苯三甲酰氯TMC的正己烷溶液中，Imin后取出，在空气中晾干30min后浸泡在去离子水中，得到聚酰胺复合纳滤膜I。所制得的聚酰胺复合纳滤膜I的水通量为2570L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄纳水溶液截留率为30. 4%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为84. 9%。过滤浓度为1000mg/L的氯化钠NaCl水溶液的截留率为14. 1%，硫酸镁MgSO4水溶液的截留率为48. 9%。实施例2 称取2. 6g聚丙烯腈PAN溶解于17. 4g 二甲亚砜DMSo，水浴恒温60°C下搅拌4h配置铸膜液。铸膜液在60°C下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，再放入50°C水浴中凝固成膜，从基板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚丙烯腈PAN基膜。将聚丙烯腈PAN基膜在摩尔浓度为lmol/L的氢氧化钠NaOH水溶液中加热50°C浸泡lh。然后将膜取出用去离子水洗涤至pH=7，再浸泡在摩尔浓度为50mmol/L的I-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐EDC -HCl和摩尔浓度为25mmol/L的N-羟基丁二酰亚胺NHS混合液中。EDC/NHS混合液是由EDC、NHS溶解在pH为6. O的摩尔浓度为50mmol/L的吗啉乙磺酸MES缓冲溶液中配制成。再将膜取出用去离子水洗涤三次，浸泡在质量分数为O. 20%的哌嗪PIP水溶液中30min，取出用滤纸吸干残余水溶液。再浸泡在质量分数为O. 10%的均苯三甲酰氯TMC的正己烷溶液中，Imin后取出，在空气中晾干30min后浸泡在去离子水中，得到聚酰胺复合纳滤膜2。所制得的聚酰胺复合纳滤膜2的水通量为851L/(m2hMPa)。过滤浓度为100mg/L的橙黄纳水溶液截留率为83. 4%，浓度为100mg/L的刚果红水溶液的截留率为99. 3%。过滤浓度为1000mg/L的氯化钠NaCl水溶液的截留率为22. 3%，硫酸镁MgSO4水溶液的截留率为76. 3%ο实施例3 称取2. 6g聚丙烯腈PAN溶解于17. 4g 二甲亚砜DMSo，水浴恒温60°C下搅拌4h配置 铸膜液。铸膜液在60°C下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，再放入50°C水浴中凝固成膜，从基板上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤 1)聚丙烯腈基膜的制备 将聚丙烯腈溶于二甲亚砜，配制成含聚丙烯腈质量浓度为13-15%的铸膜液，在60°C下搅拌4h，并在60°C下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，在空气中放置10-30秒后，再放入50°C水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚丙烯腈基膜； 2)聚丙烯腈基膜的水解和活化 聚丙烯腈基膜在浓度为O. 2-2mol/L氢氧化钠溶液中加热40-60°C，水解O. 5_2h，然后再将聚丙烯腈基膜浸泡在下述溶液中30min，所述的溶液是将I-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与N-羟基丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜忠义，苏延磊，彭金明，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：