[發(fā)明專利]一種聚間苯二甲酰間苯二胺納濾膜的制備方法

無效

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• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102114391A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒兆坤;任曉晶;趙長偉;王軍;賈智萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: B01D71/60
• 分類號: B01D71/60;B01D69/06
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離材料領(lǐng)域，特別涉及一種以聚間苯二甲酰間苯二胺為主要膜材料，采用相轉(zhuǎn)化法制備非對稱平板納濾膜的方法。

背景技術(shù)

納濾膜是介于反滲透膜和超濾膜之間的一種新型膜分離技術(shù)，它對二價(jià)、多價(jià)離子和相對分子質(zhì)量在200以上的有機(jī)物和大的陰離子基團(tuán)具有較高的脫除率，且投資成本和操作、維護(hù)費(fèi)用相對較低。自納濾膜問世以來，以其顯著的分離特性受到人們的關(guān)注和重視，應(yīng)用范圍迅速拓寬，被廣泛應(yīng)用于水軟化、小分子有機(jī)物的脫除和濃縮、不同分子量有機(jī)物的分級和濃縮、廢水脫色等領(lǐng)域。

目前，國內(nèi)外相繼開發(fā)的商品化納濾膜大部分是通過界面聚合法制備而成(US5152901，CN101352659)。界面聚合是將微孔基膜浸入親水單體的含水溶液中，排除過量的單體溶液，然后再浸入某種疏水單體的有機(jī)溶液中進(jìn)行液-液界面縮聚反應(yīng)，從而在多孔支撐體上形成一超薄層。為了得到更好的膜性能，一般還需再經(jīng)水解荷電化或離子輻射或熱處理等后處理過程。這種制備方法雖然可以針對活性層和支撐層各自需要分別進(jìn)行優(yōu)化，使膜具有較高的分離性能和滲透通量，但其制備工藝復(fù)雜，影響因素較多，生產(chǎn)周期較長，生產(chǎn)成本偏高。

本發(fā)明正是為解決上述問題而提出的一種以聚間苯二甲酰間苯二胺為制膜材料，采用相轉(zhuǎn)化法制備納濾膜的方法。該法成膜工藝簡單，生產(chǎn)周期較短，操作方便，運(yùn)行成本低。同時(shí)，由于聚間苯二甲酰間苯二胺這種材料價(jià)格低廉，并且其大分子主鏈中存在苯環(huán)和酰胺基團(tuán)，不僅可以提高膜的水通量，同時(shí)對膜的耐壓密性、耐污染性、耐高溫性、耐輻射性能以及化學(xué)穩(wěn)定性等方面也有較大的改善，具有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種以聚間苯二甲酰間苯二胺為制膜材料，采用相轉(zhuǎn)化法制備非對稱納濾膜的方法。利用這種方法可方便地制備出在較低操作壓力下(0.3-0.7MPa)對陰離子染料的截留率大于96％，對二價(jià)及高價(jià)無機(jī)鹽離子的脫鹽率為50-85％以上，水通量為33-71L/m²·h的一系列納濾膜。

采用此方法制備的納濾膜在透水性、耐壓密性、抗污染性、物化穩(wěn)定性及選擇透過等方面具有優(yōu)越的性能，并且該法成膜工藝簡單、操作方便、運(yùn)行成本低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

納濾膜的形貌結(jié)構(gòu)，見圖1電鏡照片。納濾膜表面(a)致密、光滑、均一，抗污染性能優(yōu)良。納濾膜斷面結(jié)構(gòu)(b)是由兩層結(jié)構(gòu)組成，較薄且致密的表皮層和多孔的支撐層。從上到下，多孔層中的微孔逐漸變小，具有典型的非對稱結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

(1)鑄膜液的配制：將經(jīng)干燥的聚間苯二甲酰間苯二胺溶解在有機(jī)溶劑中，并加入一定量的添加劑，攪拌并恒溫溶解，形成呈現(xiàn)透亮琥珀色的均質(zhì)鑄膜液，靜置脫泡后，即得所需的鑄膜液。所說的聚間苯二甲酰間苯二胺為具有如下結(jié)構(gòu)的高分子化合物。

所說的鑄膜液中聚間苯二甲酰間苯二胺的質(zhì)量濃度為10～30wt％，優(yōu)選的濃度為15～25wt％。

所說的鑄膜液中添加劑的質(zhì)量濃度為5～40wt％，添加劑是決定所制膜的孔徑、水通量和截留率的重要因素，主要包括有機(jī)添加劑和無機(jī)添加劑。其中有機(jī)添加劑主要為乙二醇甲醚、丙酮、聚乙烯吡咯烷酮、一縮二丙二醇、聚乙二醇或三乙二醇中的一種或一種以上；無機(jī)添加劑主要為氯化鈣、氯化鋰、溴化鋰、硝酸鋁或高氯酸鋰中的一種或一種以上。為獲得高性能的膜，添加劑在鑄膜液中優(yōu)選的濃度為15～25wt％。

所說的有機(jī)溶劑可采用N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基亞砜中的一種或一種以上；

(2)相轉(zhuǎn)化法成膜

在刮膜室中將上述鑄膜液澆注在干凈的玻璃板或無紡布上，用刮刀刮制一定厚度(150-300μm)的初生態(tài)膜。待溶劑和添加劑在100～150℃下蒸發(fā)1-10分鐘后，均勻地浸入溫度為10～30℃的凝膠浴中固化成型，待凝膠一定時(shí)間(0.5-24小時(shí))后得到150-300μm厚的不對稱膜。將膜取出后經(jīng)充分清洗后放入保存液中，即得本發(fā)明所說的納濾膜。

所說的凝膠浴為去離子水或含有一定量添加劑的水溶液，添加劑為二甲基乙酰胺、乙醇、冰醋酸、氯化鈉中的一種或一種以上，質(zhì)量濃度為0.5％-5％。

刮膜室的溫度為20～30℃，相對濕度為40～60％。