[發明專利]一種納濾膜、其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710034544.3
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106693706B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張所波;柳春麗;鄭吉富
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D67/00;B01D69/12;C02F1/44;C02F103/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種納濾膜的制備方法，其包括以下步驟：A)將聚合物與溶劑、共溶劑混合，得到聚合物溶液；B)將所述聚合物溶液傾倒于支撐體表面，再刮膜，將得到的初生膜在凝固浴水溶液中進行相轉化，得到納濾膜；所述聚合物由有機鹵化物與酚酞啉反應得到；所述有機鹵化物選自二氯二苯砜與二氟二苯酮一種或兩種，或四氟二苯砜。本專利以側鏈含有羧基的聚芳醚砜或聚芳醚酮作為原料，利用非溶劑誘導的相轉化法制備了新型親水性納濾膜，該納濾膜可用于含染料廢水的脫色、染料回收與純化等水處理過程。結果顯示，該類納濾膜對水體中溶解的荷負電染料具有較高的分離效率與抗污染性能。

技術領域

本發明涉及復合膜技術領域，尤其涉及一種納濾膜、其制備方法與應用。

背景技術

隨著水資源的日益匱乏及環境問題的不斷加劇，人們對于高效的水處理技術的需求越來越強烈。基于多孔分離技術的水處理技術得到了廣泛的應用，其已經通過純化地表水、處理工業廢水與海水脫鹽等方式為我們日常生活及工農業生產提供了淡水。納濾膜是分離性能處于超濾膜和反滲透膜之間的一類壓力驅動的分離技術，其主要特點是可以在較低的操作壓力下(0.1～0.6MPa)截留相對分子量大于300的有機分子或多價無機鹽離子，而單價離子選擇性通過，其主要的分離機理是孔徑篩分和唐南效應；可以根據實際需要選擇不同電荷和不同孔徑的納濾膜材料達到分離的目的。正是由于其靈活多變的可調變性，兼具節能環保的處理過程，使得其廣泛地應用在廢水處理、脫色、染料純化及水的軟化等領域。

根據膜表面電荷性的不同，納濾膜可分為荷正電納濾膜和荷負電納濾膜。用于制備納濾膜的聚合物主要有醋酸纖維素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、芳香族聚酰胺(PA)、聚哌嗪酰胺與聚乙烯醇(PVA)等。目前，納濾膜的制備方法有很多種，主要包括：1)復合法；2)相轉化法；3)共混法；4)本體或表面改性法等；其中，復合法是目前納濾膜制備中使用最多和較為有效的方法，也是商業化納濾膜的主要制備方法；其主要手段是采用界面聚合法在微孔支撐基膜上構筑具有納米級孔徑的超薄活性分離層，以達到分離、純化的目的；復合膜的基膜可以是無機膜，也可以是微孔高分子膜，最常見是使用聚砜超濾膜作為復合膜的基膜。用于構筑表面活性分離層的聚合物材料主要有聚哌嗪酰胺、磺化聚(醚)砜類、芳香族聚酰胺等。相轉化法是通過控制鑄膜液的組成，并經溶劑間的交換，使聚合物溶液由液相轉化成固相的過程；利用相轉化法制備納濾膜的操作簡單，還可以根據需要調節鑄膜液的組成，實現對納濾膜形貌、孔徑及其分布進行調控。共混法是使兩種或多種聚合物在一定溶劑中形成多組分體系，并調控不同組分間的相容性，以克服單一原材料缺陷，實現納濾膜綜合性能的提高。膜材料本體或表面改性法，隨著納濾膜應用范圍的不斷擴大，膜材料的本體改性和膜的表面改性是近年來發展的新方法。主要包括化學改性法、低溫等離子體技術以及光化學改性法等。由于方法的靈活多樣和可調變性，目前已開發了適應不同需要和多種不同用處的納濾膜材料。但是，針對一些含有高濃度的鹽類、染料等工業廢水體系或高溫流體，仍然存在一些急需解決的問題，例如：a)膜的抗污染能力差；b)膜的耐溫性能差。

印染工業在染色、漂洗等環節能產生較多的含有芳香族偶氮染料的廢水，其中的染料在自然條件下不易被降解，因此廢水的脫色及回收處理難度較大。同時，為了染色、固色或者染料純化，在染料溶液中會加入高濃度的無機鹽。廢水中所含有的高濃度鹽分進一步增加了廢水處理的難度。傳統的印染廢水處理方法包括化學沉淀法、生物降解法、電化學氧化法、臭氧氧化法、活性炭吸附以及膜分離法等。與其他處理方法相比，膜分離法具有不涉及化學反應，操作相對簡單，成本較低，且可分級處理以及與其他處理方法結合使用以提高廢水處理效果等優點。但是，目前可用于高溫流體，如紡織和染料等工業廢水處理膜材料及成品膜的種類和數量都非常有限。