一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法，包括以下步驟：S10、水相和有機(jī)相溶液的配置：配置含有多官能多元胺類、反應(yīng)性羥基聚合物和親水性聚合物鹽的水相溶液；以及配制至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多官能團(tuán)酰氯的有機(jī)相溶液；S20、界面聚合反應(yīng)：將超濾膜片固定于玻璃板上，然后將水相溶液倒入超濾膜片表面，放置10-30s后，再將水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再將油相溶液倒入超濾膜片表面，放置10-30s后，將有機(jī)相溶液倒掉；之后放置于40-120℃的烘箱中進(jìn)行熱處理，即制得成品。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法在提高納濾膜的水通量的同時(shí)，較大程度地拓寬了納濾膜的脫鹽選擇性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及膜處理技術(shù)，具體涉及一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法。
技術(shù)介紹
納濾是介于超濾和反滲透之間的新型膜分離技術(shù)，其操作壓力范圍在0.2-1.0MPa，截留分子量在200-2000范圍內(nèi)。與超濾膜和反滲透膜相比較，納濾膜由于具備在較低的操作壓力下具有高的水通量和高的截留率的優(yōu)點(diǎn)，特別是對二價(jià)離子和低分子量的有機(jī)小分子具有高的截留率(大于98％)，因此被廣泛的應(yīng)用于水處理，醫(yī)藥、食品和生物等行業(yè)。納濾膜的制備工藝主要包括相轉(zhuǎn)化法、稀溶液涂層法、界面聚合法、熱誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法和化學(xué)改性法等(其中界面聚合法是最常用)，如目前商業(yè)上通用的聚哌嗪酰胺納濾膜是通過均苯三酰氯或其混合物和哌嗪或其混合物通過界面縮聚制備。盡管納濾膜技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但是現(xiàn)有的商業(yè)化納濾膜仍然存在品種單一(無法通過同一配方得到)和性能偏低的不足，而且高通量和高脫鹽選擇的不能兼顧，普遍性能為較低運(yùn)行壓力下膜的通量較低，在通量合適條件下分子截留較低，因此在工業(yè)上運(yùn)行時(shí)成本上較高，無法滿足實(shí)際應(yīng)用中的長期穩(wěn)定性需求等不足。針對品種單一的不足，許多研究者往往是簡單地通過改變配方體系來實(shí)現(xiàn)。如：不少研究者通過水相加入多種反應(yīng)性多元胺單體或者油相添加多種多元酰氯來實(shí)現(xiàn)對整體聚酰胺結(jié)構(gòu)(最主要的是胺類或者酰氯單體活性)的控制，但是基本均是無法使納濾膜達(dá)到很高的水通量。但是這種處理方式一方面達(dá)不到對分子的截留率范圍的有效擴(kuò)大，另一方面往往會(huì)增加后處理工藝的難度，而造成成本的增加。針對性能偏低的不足，大多數(shù)研究者往往選擇在反應(yīng)體系中加入各種添加劑，通過在界面聚合反應(yīng)中影響反應(yīng)的交聯(lián)度或厚度等增加聚酰胺脫鹽層的疏松度，從而提高膜的透水量。如：在制備高通量納濾膜的過程中，通過在水相中添加無機(jī)納米粒子使得膜的有效面積增加，從而實(shí)現(xiàn)通量的提升；或者在油相中添加具有與聚酰胺溶解度參數(shù)比較接近的如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜等在內(nèi)的非質(zhì)子性溶劑來控制酰氯的水解程度，從而增加脫鹽層的疏松度；或者在后處理工藝中通過化學(xué)表面改性的方式(如一些酸類、醇類或者牛磺酸鈉的表面改性)來實(shí)現(xiàn)通量的提升。但是這種處理方式提升通量的幅度有限，同時(shí)由于反應(yīng)中引入的其他小分子的副反應(yīng)，導(dǎo)致生成較疏松的脫鹽層，脫鹽層致密度的降低使得膜的分子截留下降明顯，因此帶來的膜性能提升效果并不顯著。依然針對性能偏低的不足，有研究者通過“首先涂覆親水性聚合物、陰干后在添加水相溶液并在基礎(chǔ)上與油相繼續(xù)進(jìn)行界面聚合反應(yīng)”的方法來改善其性能，但是該方法往往因?yàn)榛づc第一層脫鹽層的粘結(jié)不好導(dǎo)致長期運(yùn)行后脫鹽層的脫落；另外不少研究者通過“酰氯反應(yīng)得到聚酰胺脫鹽層、然后在脫鹽層的基礎(chǔ)上繼續(xù)涂覆或者交聯(lián)親水性的電中性聚合物”的方法來改善納濾膜的性能，但是該方法往往使膜的通量下降明顯，因此無法做到高通量和高脫鹽選擇的雙重兼顧。而且通過這些方法所制得的納濾膜膜片性能衰減嚴(yán)重，無法滿足實(shí)際長期性的生產(chǎn)，即納濾膜的長期穩(wěn)定性不能保證。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法，旨在改善納濾膜的水通量和脫鹽率選擇性。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案具體為：一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法，包括以下步驟：S10、水相和有機(jī)相溶液的配置：配置含有多官能多元胺類、反應(yīng)性羥基聚合物和親水性聚合物鹽的水相溶液；以及配制至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多官能團(tuán)酰氯的有機(jī)相溶液；S20、界面聚合反應(yīng)：將超濾膜片固定于玻璃板上，然后將水相溶液倒入超濾膜片表面，放置10-30s后，再將水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再將油相溶液倒入超濾膜片表面，放置10-30s后，將有機(jī)相溶液倒掉；之后放置于40-120℃的烘箱中進(jìn)行熱處理，即制得成品。在上述高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法中，所述反應(yīng)性羥基聚合物為含有至少兩個(gè)反應(yīng)性羥基的聚合物。在上述高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法中，所述反應(yīng)性羥基聚合物為聚酯二元醇、聚酯多元醇、聚乙烯醇、聚乙二醇，2-氨基乙醇、3氨基-乙氧基乙醇、2,6-二氨基-4-羥基嘧啶或者殼聚糖。在上述高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法中，所述親水性聚合物鹽為含有至少兩個(gè)親水性基團(tuán)的聚合物鹽。在上述高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法中，所述親水性聚合物鹽為聚乙烯醇硫酸銨、聚乙烯醇磷酸銨或者聚乙烯醇硝酸銨。本專利技術(shù)產(chǎn)生的有益效果是：本專利技術(shù)的制備方法通過界面聚合反應(yīng)水相溶液中添加包括親水性基團(tuán)聚合物、親水性聚合物鹽和多元胺在內(nèi)的改性劑，使得聚酰胺膜結(jié)構(gòu)中含有多孔載體、高親水性、聚合物鹽離子和端基低反應(yīng)活性等基團(tuán)，制得的納濾膜在保證高的水通量同時(shí)，可以明顯提高膜對于鹽離子的選擇性，得到高脫鹽和較寬的脫鹽選擇范圍，而且親水性基團(tuán)的引入也改進(jìn)了膜的抗污染性能；由于多個(gè)親水性基團(tuán)聚合物(改性劑)的引入，它和多元胺同時(shí)與多元酰氯進(jìn)行競爭反應(yīng)生成規(guī)整的嵌段共聚物，提高了整個(gè)膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，增加了膜對鹽類和有機(jī)分子的截留，而且此類改性劑的加入也提高了脫鹽層和基膜的粘結(jié)力，通過控制競爭組分、聚合物鹽的含量以及聚合物的反應(yīng)活性、分子鏈結(jié)構(gòu)及大小，來實(shí)現(xiàn)寬脫鹽選擇范圍的納濾膜產(chǎn)品，擴(kuò)寬了納濾膜的種類和應(yīng)用領(lǐng)域；本專利技術(shù)著眼于制備高性能復(fù)合納濾膜、增加納濾膜品種以及提高納濾膜性能，在提高水通量的同時(shí)，盡可能地改善納濾膜的脫鹽選擇性。制得的納濾膜可以更大程度地滿足不同工業(yè)和家用凈水用膜需求。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。將含有至少兩個(gè)反應(yīng)性羥基聚合物、多親水性聚合物鹽、含有多元胺單體的化合物水溶液作為水相涂敷在多孔性支撐體上，經(jīng)過適當(dāng)晾干使溶質(zhì)分子均勻地附著于支撐體的表面，然后讓該層與至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多功能性酰鹵化合物的有機(jī)相溶液接觸一定時(shí)間后倒出液體并將表面的溶劑晾干，之后經(jīng)過一定時(shí)間的熱處理后便得到具有高脫鹽選擇性和高通量的納濾膜。具體地：配置含有1-4wt％的多官能多元胺類(哌嗪)、含有至少兩個(gè)反應(yīng)性羥基的聚合物和含有至少兩個(gè)親水性基團(tuán)的聚合物鹽的水相溶液，攪拌均勻；以及配制0.1-0.2wt％的至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多官能團(tuán)酰氯的有機(jī)相溶液；將具有支撐層的超濾膜片固定于玻璃板上，然后將一定體積(如100ml，保證將膜片表面浸沒即可)的水本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S10、水相和有機(jī)相溶液的配置：配置含有多官能多元胺類、反應(yīng)性羥基聚合物和親水性聚合物鹽的水相溶液；以及配制至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多官能團(tuán)酰氯的有機(jī)相溶液；S20、界面聚合反應(yīng)：將超濾膜片固定于玻璃板上，然后將水相溶液倒入超濾膜片表面，放置10?30s后，再將水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再將油相溶液倒入超濾膜片表面，放置10?30s后，將有機(jī)相溶液倒掉；之后放置于40?120℃的烘箱中進(jìn)行熱處理，即制得成品。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法，其特征在于，包括以
下步驟：
S10、水相和有機(jī)相溶液的配置：
配置含有多官能多元胺類、反應(yīng)性羥基聚合物和親水性聚合物鹽
的水相溶液；以及配制至少具有兩個(gè)反應(yīng)性酰鹵基的多官能團(tuán)酰氯的
有機(jī)相溶液；
S20、界面聚合反應(yīng)：
將超濾膜片固定于玻璃板上，然后將水相溶液倒入超濾膜片表面，
放置10-30s后，再將水相溶液倒掉；
待膜表面的水相溶液晾干后，再將油相溶液倒入超濾膜片表面，
放置10-30s后，將有機(jī)相溶液倒掉；
之后放置于40-120℃的烘箱中進(jìn)行熱處理，即制得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高脫鹽選擇性高通量納濾膜的制備方法...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳亦力，杜文林，夏建中，丑樹人，于云，
申請(專利權(quán))人：北京碧水源膜科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11