[發明專利]一種含凹凸棒土的復合納濾膜及制備方法

有效

• 申請號: 201210421061.6
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103785307A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 劉軼群;張超;潘國元;張楊;郭敏
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 趙宇

技術領域

本發明涉及納濾膜領域，更進一步說，涉及一種含凹凸棒土的復合納濾膜及制備方法。

背景技術

膜分離作為一種新型的分離技術，與傳統的蒸餾、精餾等分離技術相比，具有低能耗、高分離效率、環保等優點。納濾膜分離技術是一種介于反滲透和超濾之間的一種新型的壓力驅動的膜分離技術。其對二價或多價離子，分子量大于200的有機分子的截留率一般大于90%，可實現對不同物質的選擇性分離。因此，納濾膜憑借著其獨特的分離特點，現已廣泛的應用于水的軟化、溶液脫色、染料除鹽濃縮和生化物質純化濃縮，產生了一定的經濟效益和社會效益。其中，復合納濾膜因其可將膜的截留率、水通量、穩定性等性能優化而成為當前發展最快、應用最多的膜品種，目前市場上超過90%的納濾膜是復合納濾膜。

復合納濾膜是指在多孔的支撐底膜上復合一層很薄的、致密的、有特種分離功能的不同材料。與一體化的納濾膜相比，復合納濾膜的表面致密層厚度更薄，從而使膜同時具有高的溶質分離率和水的透過速率，以及可優化的物理化學結構，可滿足各種不同的選擇性分離需求。當前應用的復合納濾膜主要采取界面聚合的方式來制備的，通常的工藝過程在美國專利US4277344中有詳細的介紹。首先將聚砜涂敷在聚酯無紡布上而形成的微孔底膜，浸入到二胺或多胺水溶液中，然后通過風淋、輥壓等方法去除膜表明多余胺溶液，再浸入到多元酰氯的有機非極性溶液中與酰氯發生界面聚合反應，從而在表面形成致密的具有分離功能的聚酰胺超薄活性層，成膜后，充分洗滌及適當的熱固化處理可增加膜性能。在實際應用中，具有高通量同時又具有高截留率的復合膜必然會大大降低膜運行成本。為了增大復合膜的通量，國內外做了大量研究工作，其中，在聚酰胺功能層中引入有機或無機粒子就是一項主要研究工作。

中國專利CN101890315A“碳納米管-聚合物復合納濾膜及其制備方法”，通過將羧基化的碳納米管引入到聚酰胺功能層中，增大復合納濾膜的水通量和截鹽率。

中國專利CN102294178A“一種含有兩性離子的聚酰胺納濾膜及其制備方法”，利過多元胺和兩性離子單體的混合水溶液與多元酰氯的有機溶液通過界面聚合制備復合納濾膜，具有較高的水通量(35-50L/m²·h)的同時，對二價鹽離子表現出較高的截留率(90-98%)。

中國專利CN101940883A“一種含納米沸石分子篩反滲透復合膜的制備方法”，將納米沸石分子篩分散到多元胺水相溶液中，經過水相浸潤后的支撐膜與多元酰氯溶液進行界面復合反應，后處理后得到含納米沸石分子篩的反滲透復合膜，使得水通量和截鹽率均有提高。

美國專利US20100062156將納米顆粒分散到多胺或多元酰氯溶液中，所得的復合膜的水通量有明顯提升。

以上所述報道制得的聚酰胺復合膜的通量均有提升，但是，通量和截鹽率的綜合性能不理想。因此，開發出一種新型粒子材料對于制備高通量和高截留率的復合納濾膜就顯得十分必要。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種含凹凸棒土的復合納濾膜及制備方法。本發明通過在界面聚合過程中引入凹凸棒土，從而提高復合納濾膜的滲透性能。

本發明的目的之一是提供一種含凹凸棒土的復合納濾膜。

所述的納濾膜中含有長徑比大于20的凹凸棒土，凹凸棒土具有呈棒狀或纖維狀結構并具有中空的納米級孔道，凹凸棒土的直徑在10～20nm之間。

本發明在納濾膜中引入凹凸棒土納米粒子，將凹凸棒土直接加入水相溶液中，只需要短時間的超聲處理就可以較好分散，實驗過程簡單易行，制得的納濾膜的水通量得到較大的提升，又可以保持較高截鹽率。

本發明的目的之二是提供一種含凹凸棒土的復合納濾膜的制備方法。

包括：

(1)多孔支撐膜與含有兩個或兩個以上反應性氨基的化合物和凹凸棒土的水相溶液接觸；

(2)經水相溶液浸潤后的多孔支撐膜經滾壓，除去多余的水相溶液；

(3)步驟(2)處理后的多孔支撐膜與含有兩個或兩個以上酰氯基的酰氯化合物的有機相溶液接觸，得到復合膜；

(4)干燥、熱處理、水洗后制得所述含無機粒子的復合納濾膜；

本發明可以通過下述技術方案實現：

(1)首先，將多孔的聚砜支撐膜與含有反應單體和含凹凸棒土的水相溶液接觸，接觸時間為30-150秒。

(2)經水相溶液浸潤后的聚砜多孔支撐膜有橡膠輥滾壓，除去多余的水相溶液；