[發明專利]一種聚哌嗪酰胺納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 200810051136.X
• 申請日: 2008-09-03
• 公開（公告）號: CN101352659A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 張所波;李磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/10
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠;宋天平

技術領域

本發明涉及一種聚哌嗪酰胺納濾膜及其制備方法

背景技術

納濾膜是介于超濾和反滲透之間的新型膜分離技術。其操作壓力范圍在0.2-1.0MPa，膜的截留分子量在200-1000范圍內。和超濾膜，反滲透膜相比較，納濾膜在較低的操作壓力下具有高的水通量和高的截留率，特別是對二價離子和低分子量的有機小分子具有高的截留率(大于98％)。因此納濾膜被廣泛的應用于苦咸水脫鹽，醫藥、食品和生物等行業。

納濾膜的制備工藝大致有以下幾種：相轉化法、稀溶液涂層法、界面聚合法、熱誘導相轉化法和化學改性法等。其中，界面聚合法是最常用的方法。

目前商業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。盡管納濾膜技術已經取得了巨大的進步，但是現有的膜材料并不能滿足人們的需求，在不損失截留率的條件下，膜的通量需要進一步提高，需要新的單體，新的材料的出現(參考文獻U.S.Pat4,769,148；U.S.Pat4,259,183)。

發明內容

為了解決已有技術的缺點，我們利用含聯苯結構的四酰氯及其混合物和哌嗪通過界面聚合的方法制備得到了新型的聚哌嗪酰胺納濾膜。該納濾膜對二價離子和有機小分子顯示了截留率大于98％，并且在0.5MPa的操作壓力下具有高的水通量。

截留率和水通量是評價反滲透膜的兩個重要參數，截留率R(％)定義為：在一定的操作條件下，1減去滲透液中溶質的濃度(C_p)與進料液中溶質的濃度(C_f)之比，再乘以100。

R(%)=(1-CpCf)×100]]>

水通量定義為：在一定操作條件下，單位時間內透過單位膜面積的水的體積，本發明中的單位為1/m².h

本發明提供一種聚哌嗪酰胺納濾膜，是由聚砜支撐層和聚哌嗪酰胺功能層組成；所述的聚哌嗪酰胺功能層由含聯苯結構的芳香族多元酰氯或其混合物與哌嗪通過界面縮聚制備的；

所述的含聯苯結構的芳香族多元酰氯為3，3′，5，5′-聯苯四酰氯、2，2′，4，4′-聯苯四酰氯或2，2′，5，5′-聯苯四酰氯；

所述的含聯苯結構的芳香族多元酰氯的混合物如下：

(1)3，3′，5，5′-聯苯四酰氯和均苯三酰氯的混合物，3，3′，5，5′-聯苯四酰氯：均苯三酰氯的重量比為10:1～50；更為優選的重量比為2:1；

(2)2，2′，4，4′-聯苯四酰氯和均苯三酰氯的混合物，2，2′，4，4′-聯苯四酰氯：均苯三酰氯的重量比為：10:1～50；更為優選的重量比為2:1；或者，

(3)2，2′，5，5′-聯苯四酰氯和均苯三酰氯的混合物為芳香族多元酰氯，其中，2，2′，5，5′-聯苯四酰氯:均苯三酰氯的重量比為：10:1～50；更為優選的重量比為2:1。

本發明所提供的一種聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，其特征在于，制備步驟和條件如下：

含聯苯結構的芳香族多元酰氯的質量體積濃度(g/ml)為0.05～0.5％；更為優選的質量體積濃度(g/ml)為0.1％；

所采用的含聯苯結構的芳香族多元酰氯的混合物的質量體積濃度(g/ml)為0.2％；

所采用的哌嗪的質量體積濃度(g/ml)為0.1-4％；更為優選的質量體積濃度為0.5％；

將哌嗪水溶液傾倒到聚砜支撐層膜表面，覆蓋聚砜支撐層膜表面1～5分鐘，將該膜表面多余的哌嗪溶液倒掉，在空氣中晾干，然后再將上述的含聯苯結構的芳香族多元酰氯溶液或含聯苯結構的芳香族多元酰氯的混合物溶液倒到膜表面反應10～300秒進行界面聚合，隨后對其進行第一步熱處理：在40～90℃下處理3～9分鐘，然后進行兩步漂洗：第一步是在重量百分比濃度為10％的乙醇水溶液中，在30～60℃，漂洗10～40分鐘，第二步是在30～60℃的水中漂洗10～40分鐘；