一種荷正電納濾膜的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種荷正電納濾膜的制備方法，該制備方法包括制備預(yù)處理基膜、制備涂覆液、涂覆與固化等步驟。本發(fā)明專利技術(shù)的荷正電納濾膜具有良好的穩(wěn)定性和抗流失性。本發(fā)明專利技術(shù)通過調(diào)整共聚物單體組成及配比就能夠提高荷正電納濾膜的荷電性與親疏水性，可以有效提高本發(fā)明專利技術(shù)荷正電納濾膜的水通量。本發(fā)明專利技術(shù)荷正電納濾膜的制備方法簡單，生產(chǎn)成本低，本發(fā)明專利技術(shù)使用的功能性聚合物材料簡單易得，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

Preparation method of positively charged nanofiltration membrane

The invention relates to a preparation method of a positively charged nanofiltration membrane, which comprises the steps of preparing a pretreatment basement membrane, preparing a coating solution, coating and curing, etc.. The positively charged nanofiltration membrane of the invention has good stability and resistance to loss. By adjusting the composition and the ratio of the copolymer monomer, the invention can increase the charge and the hydrophilic hydrophobicity of the charged nanofiltration membrane, and can effectively improve the water flux of the positively charged nanofiltration membrane. The preparation method of the positively charged nanofiltration membrane is simple and the production cost is low, and the functional polymer material used in the invention is simple and easy to obtain, and has good industrial application prospect.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種荷正電納濾膜的制備方法
本專利技術(shù)屬于膜分離
更具體地，本專利技術(shù)涉及一種荷正電納濾膜的制備方法。
技術(shù)介紹
膜分離技術(shù)由于具有投資小、占地少、無污染、高效、節(jié)能等特點逐漸發(fā)展成為一種新型的物質(zhì)分離純化方法。其中，納濾作為一種新型壓力驅(qū)動膜分離過程，已成為膜分離技術(shù)研究中的熱點。納濾是20世紀80年代后發(fā)展起來的一種介于反滲透和超濾之間的膜分離技術(shù)，早期稱之為“低壓反滲透”或“疏松反滲透”分離技術(shù)。納濾膜的截留分子量是200～2000Da，適宜分離納米級溶解組分以及截留糖類等低相對分子質(zhì)量有機物，故稱之為“納濾”。納濾膜分離物質(zhì)主要依靠孔徑篩分和靜電排斥兩種作用，因此借此可以對物質(zhì)進行選擇性分離。由于納濾膜具有這種獨特的分離效果，已被廣泛應(yīng)用于水軟化、廢水處理、生物制藥、石油化工等領(lǐng)域里的物質(zhì)分離與純化過程。大部分商品化納濾膜為復合膜且為荷負電膜。納濾膜主要是由多孔支撐層與表面功能層構(gòu)成。目前，主要是采用界面聚合法制得的聚酰胺類PA膜，與采用相轉(zhuǎn)化法制得的醋酸纖維素CA、磺化聚(醚)砜、磺化聚醚醚酮等膜。前者脫鹽率高、通量大、操作壓力要求低，但不耐游離氯，抗結(jié)垢和污染能力差。后者制作較容易、價格便宜，耐游離氯、膜面平滑不易結(jié)垢和污染，但耐熱性差、易發(fā)生化學及生物降解。在實際應(yīng)用中往往需要使用荷正電膜，例如高價金屬離子回收、電鍍廢水處理、含放射性金屬離子處理等都需要使用荷正電膜。現(xiàn)已開發(fā)制備荷正電納濾膜的功能性聚合物材料以及制備方法還很少。表面涂覆法是一種簡單制膜方法，這種方法只是將功能性聚合物溶液直接涂覆于基膜表面上，再固定化處理。這種方法制得的復合膜結(jié)構(gòu)和性能易于調(diào)控，可以通過采用后交聯(lián)處理方式以及控制交聯(lián)液交聯(lián)程度來改善和調(diào)控所制荷正電復合納濾膜的穩(wěn)定性和流失性。同時表面涂覆法制膜工藝簡單，易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。CN02103752公開了一種將聚丙烯酸氨基酯類聚合物通過交聯(lián)方法涂覆在基膜表面上制備荷正電納濾膜的方法。但該方法所需的交聯(lián)時間為5h，長時間交聯(lián)使得所制復合納濾膜很難實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)化生產(chǎn)，同時還存在使用有機溶劑導致的環(huán)境污染問題。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)人在總結(jié)現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過大量實驗研究與分析，研制出一種荷正電復合納濾膜的制備方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[要解決的技術(shù)問題]本專利技術(shù)的目的是提供一種荷正電納濾膜的制備方法。[技術(shù)方案]本專利技術(shù)是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本專利技術(shù)涉及一種荷正電納濾膜的制備方法。該制備方法的步驟如下：A.制備預(yù)處理基膜配制濃度為以重量計0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液與濃度為以重量計0.1～0.3％的吐溫水溶液；聚乙烯醇水溶液與吐溫水溶液按照體積比1:0.8～1.2混合均勻，得到中間層涂覆液；然后，將所述的中間層涂覆液均勻涂覆在多孔支撐層上，干燥，得到所述的預(yù)處理基膜；B.制備涂覆液將2～5重量份聚乙烯醇與3.6～4.4重量份陽離子聚電解質(zhì)加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用無機酸或無機堿水溶液將其pH值調(diào)節(jié)至2，接著將該溶液加熱至溫度75～80℃，得到一種混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均勻，在室溫下進行預(yù)交聯(lián)7.2～8.2min，接著使用自來水冷卻至室溫，得到所述的涂覆液；C.涂覆與固化將步驟B得到的涂覆液均勻涂覆在步驟A得到的預(yù)處理基膜上，再在溫度70～75℃下加熱除去水，烘干固化，得到所述的荷正電納濾膜。根據(jù)本專利技術(shù)的一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，所述的多孔支撐層選自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超濾膜。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，所述的中間層涂覆液在溫度20～30℃和空氣相對濕度55～65％的條件下進行涂覆，所述中間層涂覆液的涂覆量是28～43g/m2。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟A中，所述中間層涂覆液在溫度60～80℃的條件下干燥10～25min。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，所述的無機酸是鹽酸、硫酸、硝酸或磷酸；所述無機酸水溶液的濃度是1～4M。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，所述的無機堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀；所述無機堿水溶液的濃度是1～5M。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟B中，所述的陽離子聚電解質(zhì)選自陽離子纖維素、聚乙烯亞胺、聚烯丙基氯化銨、聚乙烯基氯化亞胺或聚二烯丙基二甲基氯化銨。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中，所述涂覆液在預(yù)處理基膜上的涂覆量是40～55g/m2。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中，所述的涂覆液在溫度20～30℃與空氣相對濕度55～65％的條件下進行涂覆。根據(jù)本專利技術(shù)的另一種優(yōu)選實施方式，在步驟C中，所述的烘干固化是在溫度60～80℃的條件下烘干固化10～25min。下面將更詳細地描述本專利技術(shù)。本專利技術(shù)涉及一種荷正電納濾膜的制備方法。該制備方法的步驟如下：A.制備預(yù)處理基膜配制濃度為以重量計0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液與濃度為以重量計0.1～0.3％的吐溫水溶液；聚乙烯醇水溶液與吐溫水溶液按照體積比1:0.8～1.2混合均勻，得到中間層涂覆液；然后，將所述的中間層涂覆液均勻涂覆在多孔支撐層上，干燥，得到所述的預(yù)處理基膜；在本專利技術(shù)中，聚乙烯醇的主要作用是加強正電涂層與多孔支撐層的結(jié)合力，解決涂層流失性問題。吐溫的主要作用是表面活性劑的作用，提高聚乙烯醇涂覆均勻性。在本專利技術(shù)中，如果聚乙烯醇水溶液的濃度超過0.1～0.3％范圍時，則中間層涂覆液的粘度較大易導致涂膜不均形成缺陷；如果吐溫水溶液的濃度超過0.1～0.3％范圍時，則易形成涂覆層較厚導致涂層缺陷；如果聚乙烯醇水溶液與吐溫水溶液的體積比超過所述范圍時則易導致中間涂覆液結(jié)合力較弱，無法解決涂層的流失性問題。根據(jù)本專利技術(shù)，所述的多孔支撐層選自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超濾膜。本專利技術(shù)使用的平板超濾膜是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如由中科瑞陽膜技術(shù)(北京)有限公司以商品名聚砜PS超濾膜銷售的聚砜平板超濾膜、由美國Sepro公司以商品名PAN50銷售的聚丙烯腈平板超濾膜、由上海名列化工科技有限公司以商品名ML_DF系列微孔膜銷售的聚偏氟乙烯平板超濾膜。在本專利技術(shù)中，所述的中間層涂覆液在溫度20～30℃和空氣相對濕度55～65％的條件下進行涂覆，所述中間層涂覆液的涂覆量是28～43g/m2。在本專利技術(shù)中，涂覆時使用的涂覆設(shè)備是本
里通常使用的涂覆設(shè)備，例如狹縫擠出涂布機或輥式涂布機。在涂覆時，如果所述中間層涂覆液的涂覆量超過所述的范圍，則中間涂覆層過厚導致荷正電涂層易流失。根據(jù)本專利技術(shù)，所述中間層涂覆液在溫度在溫度60～80℃的條件下干燥10～25min，得到所述的預(yù)處理基膜。B.制備涂覆液將2～5重量份聚乙烯醇與3.6～4.4重量份陽離子聚電解質(zhì)加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用無機酸或無機堿水溶液將其pH值調(diào)節(jié)至2，接著將該溶液加熱至溫度75～80℃，得到一種混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均勻，在室溫下進行預(yù)交聯(lián)7.2～8.2min，接著使用自來水冷卻至室溫，得到所述的涂覆液；在這個步驟中，聚乙烯醇與陽離子聚電解質(zhì)得到的混合共聚物是經(jīng)過預(yù)交聯(lián)的荷正電涂覆液。所述本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟如下：A.制備預(yù)處理基膜配制濃度為以重量計0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液與濃度為以重量計0.1～0.3％的吐溫水溶液；聚乙烯醇水溶液與吐溫水溶液按照體積比1:0.8～1.2混合均勻，得到中間層涂覆液；然后，將所述的中間層涂覆液均勻涂覆在多孔支撐層上，干燥，得到所述的預(yù)處理基膜；B.制備涂覆液將2～5重量份聚乙烯醇與3.6～4.4重量份陽離子聚電解質(zhì)加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用無機酸或無機堿水溶液將其pH值調(diào)節(jié)至2，接著將該溶液加熱至溫度75～80℃，得到一種混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均勻，在室溫下進行預(yù)交聯(lián)7.2～8.2min，接著使用自來水冷卻至室溫，得到所述的涂覆液；C.涂覆與固化將步驟B得到的涂覆液均勻涂覆在步驟A得到的預(yù)處理基膜上，再在溫度70～75℃下加熱除去水，烘干固化，得到所述的荷正電納濾膜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟如下：A.制備預(yù)處理基膜配制濃度為以重量計0.1～0.3％的聚乙烯醇水溶液與濃度為以重量計0.1～0.3％的吐溫水溶液；聚乙烯醇水溶液與吐溫水溶液按照體積比1:0.8～1.2混合均勻，得到中間層涂覆液；然后，將所述的中間層涂覆液均勻涂覆在多孔支撐層上，干燥，得到所述的預(yù)處理基膜；B.制備涂覆液將2～5重量份聚乙烯醇與3.6～4.4重量份陽離子聚電解質(zhì)加到100重量份水中，混合，溶解得到的溶液用無機酸或無機堿水溶液將其pH值調(diào)節(jié)至2，接著將該溶液加熱至溫度75～80℃，得到一種混合共聚物；然后往所述的混合共聚物中添加0.5～3.0重量份戊二醛，溶解，混合均勻，在室溫下進行預(yù)交聯(lián)7.2～8.2min，接著使用自來水冷卻至室溫，得到所述的涂覆液；C.涂覆與固化將步驟B得到的涂覆液均勻涂覆在步驟A得到的預(yù)處理基膜上，再在溫度70～75℃下加熱除去水，烘干固化，得到所述的荷正電納濾膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟A中，所述的多孔支撐層選自聚砜、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯平板超濾膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于在步驟A中，所述的中間層...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳亦力，張慶磊，彭文娟，李鎖定，卞玲玲，汪洋，
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