[發明專利]一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410124318.0
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103877872A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 周勇;李洪懿;翟丁;高從堦
• 申請（專利權）人: 杭州水處理技術研究開發中心有限公司
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 浙江英普律師事務所 33238
• 代理人: 陳小良

技術領域：

本發明涉及一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法。

背景技術：

納濾膜對二價離子和分子量大于200的溶質的截留率大于90%，而對一價離子和低分子量溶質的截留率一般低于50%，因而可實現對物質的選擇性分離，從而在制藥、生物化工、食品、水處理等諸多領域廣泛應用，尤其是水處理領域，主要用于以下4個方面：(1)飲用水的凈化；(2)海水淡化的預處理；(3)工業廢水的處理；(4)生活污水的處理。其中，采用納濾膜作為海水淡化的預處理，可以解決傳統海水淡化過程中的結垢污染問題，從而顯著降低反滲透膜海水淡化的成本和能耗。

目前制備納濾膜的方法最常見的為復合法，即在基膜上通過涂覆、界面聚合等方法制備具有納濾級別的功能層，因此復合膜是由支撐體和超薄功能層構成。一般常用的支撐體為超濾膜，這些膜具有表面平整，中間為指狀大孔的非對稱結構。這樣的結構往往含有較多的死端孔，影響復合膜的水通過量。而且隨著納濾膜的應用范圍越來越廣泛，納濾膜處理的對象也越來越復雜。實際應用中對膜具有不同截留分子量、化學穩定性、機械強度和耐污染等綜合性能的要求越來越高,單一的膜材料己很難滿足，這就需要對納濾膜進行改性，以滿足現代社會發展的需求。

發明內容

本發明針對目前有機納濾膜截留選擇性較低、通量較小、防腐性能較差的不足，為了改善聚哌嗪酰胺納濾膜表面荷電性能和提高對于一價鹽和二價鹽的截留選擇性，以及膜片的滲透通量和防腐性能，提出在納濾膜制備過程中加入導電態納米聚苯胺和納米二氧化鈦粒子對納濾膜進行了改性，即導電態納米聚苯胺/親油性納米二氧化鈦改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法。本發明通過以下技術方案得以實現：

1.一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，所述方法包括以下步驟：

(1)配置其中納米二氧化鈦均勻分散的均苯三甲酰氯有機相溶液，其中溶劑為IsoparG油，其中均苯三甲酰氯的濃度為0.1%～0.3%，納米二氧化鈦濃度為0.01%～0.05%。；

(2)將聚砜支撐膜放入質量濃度為0.1%～0.5%的哌嗪水溶液中浸泡30～180秒，其中哌嗪水溶液中含有質量濃度為0.01%的十二烷基磺酸鈉和0.01%～1%導電態聚苯胺；

(3)經哌嗪溶液浸泡過的聚砜支撐膜用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；

(4)待溶液干后，與有機相溶液接觸20～120秒；

(5)將上述過程制得的膜放入80～100℃的真空烘箱保持5～15分鐘，干燥即可。

作為優選，上述一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法中所述的均苯三甲酰氯的質量濃度為0.1%～0.3%，納米二氧化鈦質量濃度為0.01～0.05%。

作為優選，上述的一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法中的納米二氧化鈦為親油性納米二氧化鈦，納米二氧化鈦的平均粒徑為40nm，所述的電態聚苯胺為酸摻雜導電態納米聚苯胺。

有益效果：納米聚苯胺在界面聚合反應中與TMC反應形成酰胺鍵，形成穩定結構，同時聚苯胺分子鏈可以與聚哌嗪酰胺網狀結構互穿復合，可以提高納濾膜的機械強度，同時納米粒子的存在可以增強納濾膜的抗污染能力，提高膜滲透通量，改變膜表面荷電性能，可以有效調節對于各種一價二價鹽類的截留選擇性；而且所制得的該復合膜表面具有較多的氨基、亞胺基活性基團，具有較好的親水性、抗污染性、電導性以及機械強度等特點，可以廣泛應用于多種鹽類的分離。具體實施方式

下面結合實例對本發明做進一步說明，但本發明的保護范圍并不限于此：

實施例1

配置質量濃度為0.2%的均苯三甲酰氯(TMC)有機相溶液，其中溶劑為IsoparG，加入0.01%的親油性納米二氧化鈦；配置質量濃度為0.2%的哌嗪水溶液，然后加入質量濃度為0.05%的導電態納米聚苯胺超聲分散均勻，將聚砜支撐膜放入哌嗪水溶液中浸泡120秒，然后用橡膠輥滾壓聚砜支撐膜，去除多余的溶液；待溶液干后，與有機相溶液接觸20秒；將該膜放入80℃的真空烘箱保持12分鐘，干燥制得改性納濾復合膜。用2000ppm的硫酸鈉水溶液、氯化鎂、氯化鈉水溶液在1MPa壓力下測試膜的初始性能，該膜對Na₂SO₄和MgCl₂的脫鹽率分別為97.2%和88.5%，對NaCl的脫除率率為24.1%，純水通量為45.5L/h/m²。

實施例2