[發(fā)明專利]一種親水/疏水性轉(zhuǎn)換聚電解質(zhì)/二氧化鈦復(fù)合納濾膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510324527.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN104923092B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦振平;任曉燕;郭紅霞;王乃鑫;張國(guó)俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/68
• 分類號(hào): B01D71/68;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可同時(shí)實(shí)現(xiàn)親水/疏水轉(zhuǎn)換的復(fù)合納濾膜，特別涉及一種采用反離子交換方法實(shí)現(xiàn)的親水/疏水轉(zhuǎn)換復(fù)合納濾膜及其制備方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

納濾膜因其特殊的荷電性能和“納米級(jí)孔”，能有效截留截留分子量約為150－500的有機(jī)物以及二價(jià)以上鹽離子，因而被廣泛應(yīng)用于硬水軟化、水中少量有機(jī)物的去除、染料提純脫鹽、不同分子量有機(jī)物的分離和純化等諸多工業(yè)領(lǐng)域。針對(duì)以水為溶劑的分離體系，主要采用常規(guī)的納濾膜即可，而實(shí)際工業(yè)中經(jīng)常還涉及非水溶液體系，就必須解決膜的耐溶劑問題。目前的耐溶劑納濾膜主要有兩種：一是采用無機(jī)陶瓷納濾膜(如專利CN 101670244 B)，但是這種陶瓷納濾膜價(jià)格昂貴；二是采用良好性能的膜材料，再通過相應(yīng)的改性處理，以增加其耐溶劑性。

常規(guī)納濾膜的制備方法主要有涂覆法，相轉(zhuǎn)化法(如專利CN102091539A)、界面聚合法(如專利CN 101254419 A,CN 101559334A)等、表面接枝法(如專利CN 102000511 A,CN 102068912 A)，以及層層自組裝技術(shù)等。專利CN 103706264 A采用層層自組裝制備了氧化石墨烯納濾膜，對(duì)于截留離子具有良好的性能優(yōu)勢(shì)；專利CN103007791 A將納米TiO₂分散于殼聚糖季銨鹽中，通過界面聚合得到PEI/殼聚糖季銨鹽/TiO₂/TMC復(fù)合納濾膜，并用于染料脫鹽，TiO₂的加入可以起到改善分離膜的膜結(jié)構(gòu)，提高分離膜的親水性等作用，所制備的納濾膜對(duì)酸性紅染料溶液的截留率為99％，對(duì)氯化鈉溶液截留率在20％以下；專利CN103111196 A采用帶有苯甲酰氯基團(tuán)的有機(jī)改性納米TiO₂粒子加入均苯三甲酰氯(TMC)有機(jī)溶液中再與哌嗪(PIP)和聚乙烯醇(PVA)界面聚合，得到含無機(jī)粒子TiO₂的復(fù)合膜，提高膜的分離效率，對(duì)氯化鈉的截留率為50.4％；目前報(bào)導(dǎo)的耐溶劑納濾膜多是無機(jī)膜或者通過耐溶劑有機(jī)膜材料改性制備的。如專利CN 101785977 A采用相分離法制得聚酰胺酸納濾膜，再通過熱亞胺化將聚酰胺酸轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺，使聚酰胺酸完全酰胺化并分子間交聯(lián)，從而得到耐溶劑聚酰亞胺納濾膜，其對(duì)固綠FCF的截留率為76％，乙醇通量為50.8L/(m²h)；專利CN 103464012 A在聚酰亞胺材料中加入少量的無機(jī)鹽ZrCl₄，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)交聯(lián)改性后，得到的耐溶劑納濾膜對(duì)酮苯脫蠟潤(rùn)滑油的截留率最高達(dá)99％，通量44L/(m²h)?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于水溶液體系和非水溶液體系的兩種納濾膜的制備均是采用不同方法進(jìn)行。如何使同一種膜既可以實(shí)現(xiàn)其水溶液體系的納濾分離，又可以實(shí)現(xiàn)非水有機(jī)溶劑體系的耐溶劑納濾分離仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用層層自組裝與反離子交換結(jié)合的方法制備具有親水性/疏水性轉(zhuǎn)換的復(fù)合納濾膜，其親水性納濾膜可用作常規(guī)水溶液體系分離，疏水性納濾膜可用作耐溶劑納濾膜。

本發(fā)明技術(shù)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的，一種層層自組裝及反離子交換方法制備親水/疏水轉(zhuǎn)換復(fù)合納濾膜，主要包括以下步驟：

(1)預(yù)組裝層的制備

首先將預(yù)處理后、表面帶負(fù)電荷的超濾基膜浸于濃度為1.0～10.0g/L的陽離子聚電解質(zhì)溶液中，組裝陽離子聚電解質(zhì)，5～30min取出，用去離子水充分洗滌；然后將該膜浸于濃度為1.0～10.0g/L的陰離子聚電解質(zhì)溶液中組裝陰離子聚電解質(zhì)，5～30min取出，用去離子水充分洗滌，這樣，得到的一派對(duì)陽離子聚電解質(zhì)與陰離子聚電解質(zhì)作為預(yù)組裝層；

(2)聚電解質(zhì)/TiO₂復(fù)合納濾膜的制備