本发明专利技术公开了一种荷正电复合纳滤膜的制备方法，属于膜技术领域。其关键技术为利用聚乙烯亚胺(PEI)、壳聚糖季铵盐、纳米TiO2为水相成膜材料，均苯三甲酰氯(TMC)为有机相成膜材料，以聚砜、聚醚砜及磺化聚醚砜等超滤膜为支撑基膜，采用界面聚合法制备PEI/壳聚糖季铵盐/TiO2/TMC复合纳滤膜。该膜具有通量大，染料截留率高，硫酸钠及氯化钠等无机盐截留率低等优点，在对染料/盐体系进行分离时，更可产生盐的负截留现象，染料与无机盐分离效率高，适用于液体粗染料的脱盐提纯，特别是数码喷墨印花用高纯液体染料的制备。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属膜
，特别涉及一种染料脱盐用荷正电复合纳滤膜的制备方法。
技术介绍
在数码印花业，染料型墨水由于具有制备方便、成本低、环保、产品稳定性好、颜色鲜艳、色谱齐全等诸多优点，成为商用喷墨打印机主要墨水来源。传统的染料生产采用盐析工艺析出染料，造成成品染料中含有大量的盐份，这样的染料不能用于直接配制印花墨水，否则易导致打印机喷头的腐蚀与堵塞。纳滤技术产生于20世纪80年代，纳滤膜表面活性层拥有纳米级的微孔结构故得名纳滤膜。纳滤膜表面的纳米级微孔存在筛分效应，可以截留相对分子量为20(Γ1000的小分子可溶有机物，对于水溶性染料，其相对分子质量一般在30(Γ1500之间，两者恰好匹配， 因此纳滤膜可有效用于水溶性染料生产中的脱盐提纯过程。纳滤膜表面多带电荷，受Donnan效应的影响，在分离电解质时，纳滤膜本身所带电荷的电性以及电解质离子所带电荷的电性及电量均会对分离性能产生影响，若纳滤膜表面荷正电，则其对料液中的二价盐Na2SO4将具有较高的脱除效率。Liu等人在截留分子量IOOOOODa的多孔聚砜支撑膜上通过聚乙烯胺(PVAm)和均苯三甲酰氯(TMC)的界面聚合反应制备了 PVAm-TMC复合膜，在pH值7. O条件下该膜对无机盐的截留顺序为MgCl2〈NaCl〈MgS04〈Na2S04 (Liu M, Zheng Y, Shuai S, et al. Thin-film compositemembrane formed by interfacial polymerization of polyvinylamine (PVAm) andtrimesoyl chloride (TMC) for nanofiltration[J]. Desalination. 2012, 288:98-107)。Wang 等将哌嗪(PIP) (0.5%),NaOH (0. 1%)，十二烷基磺酸钠(SDS) (0. 05%)的水溶液通过盐酸调节到PH=IO作为界面聚合的水相，以3，3’，5，5’-联苯四甲酰氯(mm-BTEC)的甲苯溶液为有机相，在聚丙烯腈(PAN)支撑膜上通过界面聚合反应制备了 NFC纳滤复合膜，该膜膜面荷正电，0. 4MPa压力下对500ppm的CaCl2溶液的渗透通量为50. 8L ·πΓ2 ΙΓ1，截留率为 95.1% (Wang H, Zhang Q, Zhang S. Positively charged nanofiltrationmembrane formed by interfacial polymerization of 3,3,5,5-biphenyl tetraacylchloride and piperazine on a poly(acrylonitrile) (PAN) support[J]. Journal ofMembrane Science. 2011, 378: 243-249)。张浩勤等以聚砜/聚醚砜共混超滤膜为支撑膜，以壳聚糖(CTS)和均苯三甲酰氯(TMC)为聚合单体，通过界面聚合反应制备了复合纳滤膜，优化条件下，该膜对PEG2000的截留率为92%，对氯化钠、硫酸钠等盐的截留率均较低，可用于有机物与无机盐的分离(张浩勤，张婕，朱艳青，等.界面聚合制备壳聚糖和均苯三甲酰氯复合纳滤膜[J].高校化学工程学报· 2009，23(3) : 522-526)。壳聚糖具有良好的生物相容性、可降解性及成膜性，是优质的制膜材料，通过季铵化改性后，得到的壳聚糖季铵盐水溶性好，其在膜材料中的应用不仅可以改善膜的结构，提高膜的分离性能，其在膜面的存在更能使膜面带上正电荷，增强其亲水性，降低其对二价盐的截留率，提高渗透通量，改善其抗污染性能。Musale等人在多孔聚酯无纺布上通过相转化法制备了聚丙烯腈(PAN)基膜，接着通过PAN基膜过滤O. 5%的壳聚糖(CTS)醋酸溶液，接着进行热处理及NaOH的乙醇/水溶液处理，最后洗去NaOH，制备了 PAN/CTS复合超滤膜(Musale D A, Kumar A, Pleizier G. Formation and characterization ofpoly (acrylonitrile)/Chitosan composite ultrafiltration membranes[J]. Journalof Membrane Science. 1999, 154: 163-173)。Miao 等人以聚讽(PS)超滤膜为基膜，N, 0-羧甲基壳聚糖(NOCC)为铸膜液，戊二醛(GA)为交联剂，采用涂覆交联的方法制备了N0CC/PS复合纳滤膜。O. 4MPa压力下，该膜对IOOOmg -Γ1的氯化钠、硫酸钠水溶液的截留率分别为 30. 2% 和 92. 7%,渗透通量分别为 5.1 L · πΓ2 · IT1 和 3. O L · πΓ2 · IT1 (Miao J, ChenG, Gao C，et al. Preparation and characterization of N, 0-carboxymethyl chitosan(NOCC)/polysulfone (PS) composite nanofiltration membranes[J]. Journal ofMembrane Science. 2006, 280: 478-484 )。黄瑞华等人利用2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)作为活性功能层制备了多张复合纳滤膜。以聚砜超滤膜作为基膜，HACC水溶液作为铸膜液，环氧氯丙烷(ECH)为交联剂，采用涂覆交联的方法制备了荷正电的季铵化壳聚糖/聚砜复合纳滤膜，截留分子量为720，纯水渗透通量为12. 6 L · m_2 · · MPa—1，对NaCl的截留率为70. 8% J^Na2SO4的截留率为31. 8%，认为膜的荷正电性使其对高价阴离子的截留率相对较低(黄瑞华，陈国华，孙明昆，等.环氧氯丙烷交联季铵化壳聚糖/聚砜复合纳滤膜的制备[J].武汉大学学报(理学版).2007, 53(6): 695-700)。纳米粒子属于介观粒子的范畴,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，这使其表现出一些特殊的物理化学性质，人们将纳米材料用于复合膜的制备，发现其可以起到改善分离膜的膜结构，提高分离膜的亲水性，增大膜通量，增强膜的抗污染性等作用。Fan等利用化学氧化聚合法制备了聚苯胺(PANI)纳米纤维，并将PANI纳米纤维超声溶解分散于N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)中形成分散液，之后将聚砜(PS)也溶解于分散液中形成铸膜液，最后通过沉浸相转化法制备出PANI/PS共混膜，制备的PANI/PS共混膜比PS膜有更高的孔隙率及更好的亲水性(Fan Z, Wang Z, SunN, et al. Performance improvement of polysulfone ultrafiltration membrane byblending with polyaniline nanofibers[J]. Journal of Membrane Science. 2008,320: 363-371本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种荷正电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：步骤一：水相单体溶液的制备（1）将聚乙烯亚胺、碳酸钠、十二烷基磺酸钠溶于去离子水，加热搅拌至十二烷基磺酸钠溶解；（2）将壳聚糖季铵盐加入上述溶液，加热搅拌至完全溶解；（3）将纳米二氧化钛粉末加入步骤（2）溶液中，搅拌使纳米二氧化钛分散呈悬浊液，将悬浊液超声振荡处理，得纳米二氧化钛分散液，即为界面聚合用水相单体溶液；步骤二：有机相单体溶液的制备将固态均苯三甲酰氯溶解于正己烷，搅拌至均苯三甲酰氯充分溶解；滤去不溶物，即得界面聚合用有机相单体溶液；步骤三：界面聚合反应(1)将水相单体溶液倾倒于支撑膜表面，使支撑膜膜面被水相单体溶液浸没，将体系静置，使水相单体溶液充分渗入支撑膜膜孔；(2)移除支撑膜膜面水相单体溶液，干燥使膜面脱除水分；（3）将有机相单体溶液置于恒温水浴中，保温至有机相单体溶液与浴温相同；（4）将有机相单体溶液倾倒于支撑膜膜面，实施界面聚合反应；(5)将复合了界面聚合层的支撑膜取出，置于恒温干燥箱中进行热处理，热处理完成后即得复合纳滤膜。
【技术特征摘要】
1.一种荷正电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现 步骤一水相单体溶液的制备 (1)将聚乙烯亚胺、碳酸钠、十二烷基磺酸钠溶于去离子水，加热搅拌至十二烷基磺酸钠溶解； (2)将壳聚糖季铵盐加入上述溶液，加热搅拌至完全溶解； (3)将纳米二氧化钛粉末加入步骤(2)溶液中，搅拌使纳米二氧化钛分散呈悬浊液，将悬浊液超声振荡处理，得纳米二氧化钛分散液，即为界面聚合用水相单体溶液； 步骤二 有机相单体溶液的制备 将固态均苯三甲酰氯溶解于正己烷，搅拌至均苯三甲酰氯充分溶解；滤去不溶物，即得界面聚合用有机相单体溶液； 步骤三界面聚合反应 (1)将水相单体溶液倾倒于支撑膜表面，使支撑膜膜面被水相单体溶液浸没，将体系静置，使水相单体溶液充分渗入支撑膜膜孔； (2)移除支撑膜膜面水相单体溶液，干燥使膜面脱除水分； (3)将有机相单体溶液置于恒温水浴中，保温至有机相单体溶液与浴温相同； (4)将有机相单体溶液倾倒于支撑膜膜面，实施界面聚合反应； (5)将复合了界面聚合层的支撑膜取出，置于恒温干燥箱中进行热处理，热处理完成后即得复合纳滤膜。2.根据权利要求1所述荷正电复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述水相单体溶液中聚乙烯亚胺的质量百分含量为O. 5飞％，碳酸钠的质量百分含量为O. Γ0. 5%，十二烷基磺酸钠的质量百分含量为O. Γ0. 5%，壳聚糖季铵盐质量百分含量为O. Γ2. 0%，纳米二氧化钛粉末质量百...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩勤，白雪，王景涛，张亚涛，刘金盾，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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