[發明專利]一種聚電解質自組裝復合納濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210054295.1
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102580550A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 蘇保衛;高學理;李紅海
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/12
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明涉及一種聚電解質自組裝復合納濾膜的制備方法，具體涉及一種動態與靜態交替自組裝聚電解質制備復合納濾膜的工藝方法，屬于分離膜的制備技術領域。

背景技術：

納濾膜具有獨特的荷電特性和分離二價離子的性能，在海水淡化和水的回收利用方面具有廣泛的應用前景。目前，商品納濾膜多采用界面聚合法制備。層層自組裝制備方法是制備組裝均勻、超薄多層膜的一種非常重要的方法，由德國Mainz大學的Dexher于1991年首先提出，其原理是在基膜上交替沉積帶相反電荷的聚電解質，該方法具有簡便性和易控性，可以在分子水平上控制薄膜的結構和厚度。所制得的自組裝膜總厚度約數十納米，比界面聚合膜的厚度小得多，通量較高，已成為一種重要的超薄膜制備技術。層層自組裝技術已用于納濾膜制備，制備方法主要有靜態法和動態法兩種；靜態自組裝的基本原理是將基膜的一面交替浸沒于靜止的帶相反電荷的聚電解質溶液，成膜驅動力只為靜電相互作用力；動態法是在一定壓力下，以過濾的方式將帶相反電荷的聚電解質溶液交替沉積在基膜表面上，其作用力即有靜電相互作用力，又有壓力。靜態自組裝的優點是可以實現單分子層的層層自組裝，但所制備的膜荷電密度相對較低，且需要的層數一般較多。如Tieke等的研究所制的膜達到60個雙層之多，難以實現工業化。近來Bruening研究組用靜態自組裝技術所制出的膜用的雙層數較少，一般為4～5個雙層，比較具有實用價值。

中國專利申請號200610012175.X公開了一種“一種用于聚電解復合物滲透汽化膜的組裝方法”，采用動態自組裝技術進行滲透汽化膜的制備，這種方法制備的膜的優點是均勻性較靜態自組裝好，形成的分離層更致密，膜荷電密度相對較高，在復合數層后即可制得較高分離因子的滲透汽化膜，縮短了制膜時間。但在動態自組裝方法中，兩種聚電解質分別以較大的壓力過濾的方式沉積到膜表面上，易形成“凝膠”層，即膜表面處的自組裝易形成多層，從而使膜的通量較低，且一般采用死端過濾的方式，聚離子在膜表面處的濃差極化程度較嚴重，加速了凝膠層的形成。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，充分利用靜態自組裝和動態自組裝的優點，尋求設計提出一種將靜態自組裝和動態自組裝相結合制備聚電解質納濾膜的技術方法。

為了實現上述目的，本發明方法包括如下步驟：

(1)以去離子水配制0.4～0.8摩爾濃度的NaCl或KCl或CaCl₂等的無機鹽溶液，并由此無機鹽溶液分別配制聚陽離子和聚陰離子的制膜液；

(2)通過切向流動電位測試技術測定基膜表面的荷電性能，如基膜表面荷負電則首層組裝聚陽離子，反之則首層組裝聚陰離子；

(3)在0.02～0.4MPa壓力條件下，將聚陰離子或聚陽離子溶液切向流過基膜表面并動態過濾3～30分鐘，形成聚離子薄層膜；

(4)用去離子水沖洗掉膜表面的多余溶液；

(5)將膜的聚離子薄層一面在帶相反電荷的聚電解質溶液中浸泡3～30分鐘，使聚陰離子或聚陽離子發生反應，形成聚電解質復合膜；

(6)用去離子水沖洗掉復合膜表面的多余溶液；

(7)重復(3)～(6)的步驟2～10次，使帶相反電荷的聚電解質在基膜表面交替沉積組裝，最終形成聚電解質自組裝2～10個雙層復合納濾膜。

(8)根據需要，可重復(3)～(4)的步驟一次，使聚電解質膜的最外層為合適的聚離子。

本發明對制備的納濾膜進行性能測試：分別用濃度為2000mg/L的硫酸鈉(Na₂SO₄)水溶液和濃度為2000mg/L的氯化鈉(NaCl)水溶液，操作壓力為1.0MPa，溫度為25℃的條件下測試分離性能，脫鹽率(R)和水通量(J)分別按下式計算：

R=(1-CpCf)×100%]]>