[發(fā)明專利]一種荷正電納濾膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410730312.8
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN105709619B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱寶庫;王納川;崔月;肖玲;趙斌;王俊;陳良剛;陳清
• 申請（專利權(quán)）人: 海南立昇凈水科技實業(yè)有限公司
• 主分類號: B01D71/44
• 分類號: B01D71/44;B01D71/40;B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明公開了一種荷正電納濾膜及其制備方法。所述荷正電納濾膜的主要組分為叔胺型含氯共聚物A的自交聯(lián)產(chǎn)物，或者含氯聚合物B與叔胺型聚合物C共混交聯(lián)的產(chǎn)物。所述的荷正電納濾膜的制備方法為：（1）將叔胺型含氯共聚物A，或?qū)⒑染酆衔顱、叔胺型聚合物C溶解于制膜溶劑中，加入季銨化抑制劑，混合均勻制成制膜液，通過溶液相轉(zhuǎn)化法從凝固浴中固化，制備成活性前體膜；（2）將制得的活性前體膜熱處理，得到荷正電納濾膜。本發(fā)明可以制成平板膜或中空纖維膜，制備過程中膜結(jié)構(gòu)與性能可控性強(qiáng)、工藝簡單，制造成本低、可實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，具有良好的工業(yè)化前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種荷正電納濾膜的制備方法。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)具有效率高、設(shè)備簡單、操作方便、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在工業(yè)領(lǐng)域顯示出極大的應(yīng)用潛力，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到生物、醫(yī)藥、環(huán)保、能源、海水淡化、廢水處理等領(lǐng)域。納濾(Nanofiltration，簡稱NF)是介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的一種膜分離技術(shù)，是目前世界水處理領(lǐng)域研究的熱點之一。典型的納濾膜具有以下的特征：(1)納濾膜一般都是復(fù)合膜，由支撐層和致密功能層組成，納濾膜的截留性能和通量取決于致密功能層。(2)截留物質(zhì)的相對分子量(200～2000)介于反滲透和超濾之間，膜孔徑約為1nm。(3)膜的截留性能受孔徑篩分效應(yīng)和荷電效應(yīng)共同影響，對不同價態(tài)的離子有不同的截留率，通常對單價離子(NO₃^-、Cl^-、Na⁺、K⁺)的截留率較低(30-50％)，對高價離子(PO₄^3-、SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺)的截留率較高(90％左右)。(4)操作壓力比反滲透所需的壓力低，一般的操作壓力在0.8～2.0MPa之間。其在食品工業(yè)，化工醫(yī)藥業(yè)，飲用水行業(yè)，廢水處理等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

目前商品化納濾膜的制備方法是以磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)超濾膜為支撐層(基膜)，通過界面聚合在表層形成具有納濾孔徑的聚酰胺(PA)致密功能層從而得到具有雙層結(jié)構(gòu)的納濾膜。界面聚合是先在支撐膜表面涂覆一層多元胺的水溶液，然后再涂覆一層多元酰氯的有機(jī)物溶液，利用多元胺與多元酰氯的反應(yīng)制備聚酰胺致密功能層。現(xiàn)有技術(shù)采用界面聚合方法、表面涂覆的方法來制備納濾膜，制得的納濾膜分為支撐層和致密功能層的兩層結(jié)構(gòu)，如中國專利CN102423643B和CN101254419B就采用不同的多元胺為水相涂覆基膜，該基膜為支撐層；然后用多元酰氯為油相進(jìn)行交聯(lián)形成致密功能層。其不足之處在于：首先在較高的運行壓力下，現(xiàn)有的單層膜無法達(dá)到兼具較好的截留性能和高通量的要求，現(xiàn)有的機(jī)械性能好的單層膜無法滿足納濾膜的截留性能；現(xiàn)有的截留性能好的單層膜，無法滿足納濾膜機(jī)械性能的要求，膜很容易被壓扁變形，導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞。為了維持膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性而且同時滿足截留性能，不得不采用支撐層與致密功能層的兩層復(fù)合結(jié)構(gòu)膜，來滿足納濾膜機(jī)械性能和截留性能的要求，從而極大地提高了制造成本。而現(xiàn)有的超濾膜和微濾膜可以采用單層膜，是由于這兩種膜不需要對離子進(jìn)行截留，只需要截留高分子量的物質(zhì)(分子量>1萬)，其截留性能要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于納濾膜的截留性能，并且其孔徑較大(>10nm),在很低的運行壓力下(通常為0.01-0.1MPa)就能滿足高通量要求，所以不必專門采用支撐層來強(qiáng)化膜的機(jī)械性能。

現(xiàn)有技術(shù)采用界面聚合方法制備納濾膜的不足之處還在于，制模時采用水相多元胺和油相酰氯依次涂覆，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)來提供致密的致密功能層，步驟繁瑣，并且反應(yīng)所得到致密功能層與支撐層之間只有物理吸附作用，沒有化學(xué)鍵的強(qiáng)作用力，結(jié)合不穩(wěn)定，膜結(jié)構(gòu)清洗時非常容易被破壞。最后，通過界面聚合法或表面涂覆法構(gòu)造的致密功能層較厚，會降低納濾膜的通量，要得到較高的通量，就必須提高使用壓力，必然會增加運行成本。另外，現(xiàn)有的商品化納濾膜所制備的聚酰胺致密功能層種類單一，而且多數(shù)制備出平板膜，運行時采用卷式膜組件，污染后不易清洗。因此，從材料選擇和成膜方法兩方面出發(fā)尋找并實現(xiàn)低成本、高性能納濾膜的制備是納濾膜技術(shù)發(fā)展的主要出路。