[發明專利]一種管式復合納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310156264.1
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103240005A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 吳特殊
• 申請（專利權）人: 泉州索愛膜科技開發有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/04;B01D67/00;B01D71/68;B01D71/56
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 戴中生

技術領域

本發明涉及一種高分子分離膜，具體是指一種管式復合納濾膜及其制備方法。

背景技術

高分子分離膜根據其孔徑大小可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。根據高分子材料來源不同，可以分為由天然高分子材料制備的高分子分離膜和由合成聚合物制備的高分子分離膜。天然高分子材料主要為醋酸纖維素及其衍生物，而合成聚合物則品種相對較多，主要包括聚砜類合成聚合物、聚酰胺類合成聚合物、聚酯類合成聚合物、聚烯烴類合成聚合物等。高分子分離膜根據結構不同，又可以分為不對稱結構分離膜、對稱結構分離膜及復合結構分離膜；根據外形可分為平板高分子多孔膜、中空纖維高分子多孔膜和管狀高分子多孔膜。不同的高分子多孔膜，依其孔徑、材質等不同，具有不同的用途。

納濾膜是孔徑介于反滲透膜和超濾膜之間的一種分離膜，由于其具有納米級的膜孔徑、膜上多帶電荷，允許低分子鹽通過而截留較高分子量的有機物和多價離子，具有獨特的分離性能、更高的分離精度。與其它分離膜相比，納濾膜具有膜通量更大、過程滲透壓低、選擇分離離子、操作壓力低、系統的動力要求低等特點。目前，納濾膜技術已被廣泛應用于水軟化和苦咸水淡化、飲用水凈化、物料分離純化和濃縮、廢水處理和中水回用、清潔生產等領域，取得了很好的經濟和社會效益。

復合納濾膜是將一層超薄功能層沉積到孔徑適當的多孔支撐膜表面而成的復合膜，沉積方式主要有表面涂覆、界面縮聚、就地聚合、界面交聯等。復合膜比不對稱膜有許多優點，而且還具有機械穩定性、熱穩定性及水解穩定性均很好。然而，目前復合納濾膜其對小分子有機物的截留率較低，對進料液的要求較高，在傳統分離工藝應用中，需要多級不同膜分離精度的組合，才能實現較精細的分離篩選，例如對部分一價離子和二價離子等的分離篩選需要多次進行，成本高，并且在一些特別物料的深度分離、凈化、溶縮應用中不夠理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種管式復合納濾膜及其制備方法，相比傳統技術，對進料液的處理要求低，分離篩選無需多級組合，具有分離性能優異、節約成本、節省能耗等特點。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種管式復合納濾膜，呈管狀結構，此管狀結構由外到內依次包括支撐層、基膜層、界面聚合層及保護層四功能層，其中：

所述基膜層為聚醚砜超濾膜，該聚醚砜超濾膜的液態制膜液主要由重量比如下的各材料進入反應釜反應制得：16-28%的聚醚砜，0.2-2%的無機納米級改性材料，57-78%的溶劑，1-10%的致孔劑和0.1-5%的表面活性劑，所述溶劑為N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、環丁砜及二甲基亞砜中的一種或多種；

所述界面聚合層為聚酰胺復合納濾膜，聚酰胺復合納濾膜的液態制膜液由六水合哌嗪水溶液和有機相溶液進行界面聚合反應制得，六水合哌嗪水溶液的濃度為0.5-3%，有機相溶液包括濃度為0.1-2%的均苯三甲酰氯和濃度為0.5-3%的十二水合磷酸鈉，有機相溶液的溶劑為正己烷。

所述致孔劑為無機致孔劑，或者為有機高分子致孔劑，或者為無機致孔劑和有機高分子致孔劑的混合物；所述無機致孔劑為硝酸鋰、氯化鈉、氯化鈣、碳酸鈣、硝酸鈣、二氧化碳、三氧化二鋁及高嶺土中的一種或多種；所述有機高分子致孔劑為聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇及甲基纖維素中的一種或多種；所述表面活性劑為陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性型表面活性劑及非離子型表面活性劑中的一種或多種；所述無機納米級改性材料為二氧化鈦、二氧化硅及二氧化鋅中的一種或多種；所述支撐層為無紡布層或PET層。

所述保護層采用濃度為2-10%的PVA水溶液與聚酰胺復合納濾膜反應并晾干制得。

所述反應釜反應的溫度在60-80℃。

一種管式復合納濾膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備構成基膜層的液態制膜液，首先配制重量比如下的各材料:16-28%的聚醚砜，0.2-2%的無機納米級改性材料，57-78%的溶劑，1-10%的致孔劑和0.1-5%的表面活性劑，將所述備制的各材料進入反應釜反應，待完全溶解制得液態制膜液，所述溶劑為N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三乙酯、環丁砜及二甲基亞砜中的一種或多種；

（2）制備由支撐層和基膜層構成的管式聚醚砜超濾膜，將片狀的支撐層通過卷管機卷管成形，再利用超聲波焊接機焊接成管式結構的支撐層，同時將（1）步驟制得的液態制膜液在所述呈管式結構的支撐層的內表面同步進行基膜涂層，之后進入凝膠浴水槽進行固化，即制得管式聚醚砜超濾膜；