一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜制造技術

本發明專利技術提供了一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜，所述聚酰胺復合膜按順序依次包括多孔支撐層、聚酰胺分離層和聚酰胺功能層，所述聚酰胺功能層包含二氧化鈦顆粒且具有比聚酰胺分離層更疏松的孔結構；所述的聚酰胺功能層是通過水相單體Ⅱ和包含鈦酸四丁酯的有機相單體Ⅱ接觸以同時發生界面聚合過程和鈦酸四丁酯水解過程而獲得，所述接觸過程是在40～60℃恒溫溫度下靜置10～20s完成。相對于現有技術，本發明專利技術提供了一種新式的聚酰胺復合膜，其利用疏松的聚酰胺功能層將二氧化鈦固定在聚酰胺分離層表面，在提高膜通量的同時保證了二氧化鈦的穩定性。

An anti pollution polyamide composite membrane with optimized structure

【技術實現步驟摘要】
一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜
本專利技術涉及一種膜，具體涉及一種具有抗污染能力的聚酰胺復合膜。
技術介紹
膜分離技術被譽為21世紀在過程工業中具有戰略地位的新技術，已廣泛應用于水資源、能源、生態環境、傳統產業改造等領域中，在節能降耗、清潔生產和循環經濟等方法發揮著重要作用。在膜分離技術中，膜材料則是膜分離技術的關鍵因素。聚酰胺復合膜是本領域常見的海水淡化和水處理用的復合膜材料，相對于其他膜材料，聚酰胺復合膜具有較高的脫鹽率和水通量，但是聚酰胺膜材料的抗污染能力較差限定了其應用范圍。為改善其抗污染能力，研究者常在膜表面或膜內部雜化具有抗菌功能的無機顆粒，諸如二氧化鈦、銀等。其中二氧化鈦因其成本低、易獲取稱為最常用的摻雜顆粒，CN102886207A專利文獻中公開了將二氧化鈦摻雜在有機相中界面成聚酰胺膜，但是二氧化鈦容易團聚，且二氧化鈦的加入破壞了聚酰胺分離層的完整與均一性，使得脫鹽率不高；CN1401417A專利文獻中公開了制備好的聚酰胺膜浸漬于二氧化鈦分散液中從而使二氧化鈦摻雜于膜表面，但是二氧化鈦顆粒與膜層結合力不夠，容易在應用過程中脫落從而使得膜穩定性較差。
技術實現思路
針對現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種具有優化結構的聚酰胺復合膜，其利用疏松的聚酰胺功能層將二氧化鈦固定在聚酰胺分離層表面，在提高膜通量的同時保證了二氧化鈦的穩定性。具體的，本專利技術提供了一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜，其特征在于所述聚酰胺復合膜按順序依次包括多孔支撐層、聚酰胺分離層和聚酰胺功能層，所述聚酰胺功能層包含二氧化鈦顆粒且具有比聚酰胺分離層更疏松的孔結構，所述的聚酰胺功能層是通過水相單體Ⅱ和包含鈦酸四丁酯的有機相單體Ⅱ接觸以同時發生界面聚合過程和鈦酸四丁酯水解過程而獲得，所述接觸過程是在40～60℃恒溫溫度下靜置10～20s完成。具體的，所述的聚酰胺分離層是水相單體Ⅰ和有機相單體Ⅰ界面聚合而成，且水相單體Ⅰ和有機相單體Ⅰ界面聚合是在常溫下進行的。具體的，復合膜在經過兩次聚合后在5～10℃下進行低溫真空干燥處理。具體的，所述的水相單體Ⅰ為間苯二胺，有機相單體Ⅰ為均苯三甲酰氯、均苯四甲酰氯中的一種或多種。具體的，所述的水相單體Ⅱ為哌嗪或乙二胺中一種或多種，有機相單體Ⅱ為間苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯的混合液。具體的，所述的多孔支撐層為聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中一種。本專利技術還提供了制備上述結構優化的抗污染聚酰胺復合膜的方法，其特征在于包括以下步驟:(1)將1～5wt％的水相單體Ⅰ與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅰ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為8～10；將1～3wt％的有機相單體Ⅰ與有機溶劑混合并攪拌均勻獲得有機相單體Ⅰ溶液；(2)將備用的多孔支撐膜放入水相單體Ⅰ溶液中浸泡30～120秒，取出后用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；待溶液干后，與有機相單體Ⅰ溶液接觸30～120秒形成聚酰胺分離層，并置于烘箱中40～60℃下干燥；(3)將0.5～1wt％的水相單體Ⅱ與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅱ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為8～10；將0.5～1wt％的有機相單體Ⅱ、0.05～0.5wt％的鈦酸四丁酯與有機溶劑混合并在攪拌均勻獲得有機相單體Ⅱ溶液；(4)將步驟(2)中制備的膜放入水相單體Ⅱ溶液中浸泡30～120秒，取出后用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；待溶液干后，將有機相單體Ⅱ溶液倒在膜表面界面聚合反應10～20s后脫除膜表面和孔內多余溶劑后形成復合膜；該步驟中所述界面聚合反應是在40～60℃烘箱內靜置10～20s完成。具體的，所述的脫除多余溶劑是將膜置于5～10℃低溫真空烘箱中干燥。本專利技術提供的結構優化的聚酰胺復合膜可以應用于納濾。相對于現有技術，本專利技術具有以下優點：1.首先，本專利技術設計了兩層聚酰胺膜層，其中聚酰胺分離層主要起分離作用，聚酰胺功能層聚雖然具有較低的選擇性，但是其能夠將料液中雜質阻擋避免其影響分離層，更重要的是其可以將二氧化鈦固定在膜表面，在保證膜截留率的基礎上提高了膜的水通量。2.其次，本專利技術將水相單體和有機相單體的界面聚合與鈦酸四丁酯的水解過程同時進行，一方面避免了二氧化鈦在膜表面團聚情況的發生，另一方面利用鈦酸四丁酯的水解影響單體的界面聚合以形成較為疏松的聚酰胺層。3.再次，本專利技術還對第二次界面聚合的溫度進行控制，利用鈦酸四丁酯的水解反應和酰氯的水解反應降低單體的活性以利于形成疏松結構，并利用低溫干燥在脫除多余溶劑的基礎的能夠避免聚酰胺層在高溫處理過程中交聯致密。4.最后，本專利技術對水相單體和有機相單體類型進行優化，保證了聚酰胺分離層的選擇性和聚酰胺功能層的疏松性。具體實施方式下面結合具體實施方式，進一步闡述本專利技術。應理解，這些實施例僅用于說明本專利技術而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術講授的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1(1)將3wt％的間苯二胺與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅰ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為10；將2wt％的均苯三甲酰氯與正己烷混合并攪拌均勻獲得有機相單體Ⅰ溶液；(2)將備用的聚砜支撐膜放入水相單體Ⅰ溶液中浸泡120秒，取出后用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；待溶液干后，與有機相單體Ⅰ溶液接觸60秒形成聚酰胺分離層，并置于烘箱中60℃下干燥；(3)將1wt％的間苯二胺與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅱ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為10；將0.5wt％的均苯三甲酰氯混合液、0.2wt％的鈦酸四丁酯與正己烷混合并在攪拌均勻獲得有機相單體Ⅱ溶液；(4)將步驟(2)中制備的膜放入水相單體Ⅱ溶液中浸泡30秒，取出后用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；待溶液干后，將有機相單體Ⅱ溶液倒在膜表面，并迅速放入60℃烘箱內靜置20s以形成聚酰胺功能層，去除膜表面多余溶液后并再次置于40℃烘箱中下低溫干燥形成抗污染聚酰胺復合膜。性能表征：在1MPa壓力下用2000ppm的硫酸鈉水溶液、氯化鈉水溶液溶液測試膜的滲透性能，本實施例所制備的抗污染聚酰胺復合膜對硫酸鈉和氯化鈉的脫鹽率分別為85.4％和67.9％,純水通量為49.87/m2.h。實施例2(1)將3wt％的間苯二胺與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅰ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為10；將2wt％的均苯三甲酰氯與正己烷混合并攪拌均勻獲得有機相單體Ⅰ溶液；(2)將備用的聚砜支撐膜放入水相單體Ⅰ溶液中浸泡120秒，取出后用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；待溶液干后，與有機相單體Ⅰ溶液接觸60秒形成聚酰胺分離層，并置于烘箱中60℃下干燥；(3)將1wt％的哌嗪與水混合并攪拌均勻獲得水相單體Ⅱ溶液，并利用氫氧化鈉調節pH為10；將0.5wt％的間苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯混合液(質量比1：2)、0.2wt％的鈦酸四丁酯與正己烷混合并在攪拌均勻獲得有機相單本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜，其特征在于所述聚酰胺復合膜按順序依次包括多孔支撐層、聚酰胺分離層和聚酰胺功能層，所述聚酰胺功能層包含二氧化鈦顆粒且具有比聚酰胺分離層更疏松的孔結構，所述的聚酰胺功能層是通過水相單體Ⅱ和包含鈦酸四丁酯的有機相單體Ⅱ接觸以同時發生界面聚合過程和鈦酸四丁酯水解過程而獲得，所述接觸過程是在40～60℃恒溫溫度下靜置10～20s完成。/n

【技術特征摘要】
1.一種結構優化的抗污染聚酰胺復合膜，其特征在于所述聚酰胺復合膜按順序依次包括多孔支撐層、聚酰胺分離層和聚酰胺功能層，所述聚酰胺功能層包含二氧化鈦顆粒且具有比聚酰胺分離層更疏松的孔結構，所述的聚酰胺功能層是通過水相單體Ⅱ和包含鈦酸四丁酯的有機相單體Ⅱ接觸以同時發生界面聚合過程和鈦酸四丁酯水解過程而獲得，所述接觸過程是在40～60℃恒溫溫度下靜置10～20s完成。


2.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于所述的聚酰胺分離層是水相單體Ⅰ和有機相單體Ⅰ界面聚合而成且水相單體Ⅰ和有機相單體Ⅰ界面聚合是在常溫下進行的。


3.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于復合膜在經過兩次聚合后在5～10℃下進行低溫真空干燥處理。


4.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于所述的水相單體Ⅰ為間苯二胺，有機相單體Ⅰ為均苯三甲酰氯、均苯四甲酰氯中的一種或多種。


5.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于所述的水相單體Ⅱ為哌嗪或乙二胺中一種或多種，有機相單體Ⅱ為間苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯的混合液。


6.根據權利要求1所述的復合膜，其特征在于所述的多孔支撐層為聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈中一種。

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐小燕，
申請(專利權)人：徐小燕，
類型：發明
國別省市：江蘇;32