[發(fā)明專利]一種荷正電復(fù)合納濾膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710329043.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107081077A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓潤林;滕達;馬旭鋒;代巖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B01D71/08
• 分類號: B01D71/08;B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于海水淡化、苦咸水脫鹽及重金屬離子脫除的有機高分子基分離膜。

背景技術(shù)

納濾膜技術(shù)是一種節(jié)能環(huán)保的新型分離技術(shù)，其中荷正電納濾膜由于更適用于重金屬離子脫除、高價無機鹽分離和良好的抗污染和抗菌性能而得到了廣泛的研究。殼聚糖是一種天熱高分子，其來源豐富，成本低廉，親水好。但由于其溶解性較差，一般難以直接制備分離膜。羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖是由殼聚糖經(jīng)過化學(xué)改性得來，具有良好的抗菌性、成膜性和離子交換特性和陽離子吸附性，廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。由于殼聚糖季銨鹽具有較高的親水性和成膜性及荷電性，可以用于制備荷正電復(fù)合納濾膜。同時以該材料制備的膜一般具有較強的耐酸性和耐氯性能，是一種優(yōu)良的荷正電復(fù)合膜材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種易于制備的荷正電高分子復(fù)合納濾膜。以商品化的高分子如聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素等采用相轉(zhuǎn)化法制備復(fù)合膜的支撐層，以商品化的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨殼聚糖為功能層膜材料，在支撐膜上采用浸涂法獲得復(fù)合納濾膜。通過高溫交聯(lián)處理得到了荷正電納濾膜。本發(fā)明有助于大大簡化納濾和反滲透制備步驟，同時顯著降低使用成本、提高經(jīng)濟性，從而有助于實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種荷正電復(fù)合納濾膜，所述的荷正電復(fù)合納濾膜具有荷正電性，包括分離功能層和支撐層，支撐層位于分離功能層下方；

所述的分離功能層為采用浸涂法形成的超薄致密膜，其厚度為200nm以內(nèi)；所述的超薄致密膜由環(huán)氧丙基三甲基氯化銨殼聚糖、交聯(lián)劑和溶劑制備得到；

所使用的交聯(lián)劑為戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、均苯三甲酰氯、鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯或己二酰氯；

所述的溶劑為去離子水；

所述的支撐層為由纖維素系列衍生物、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺中的一種或兩種以上混合形成的，其厚度為50～500μm，孔徑為0～100nm。

所述的超薄致密膜中還包含無機納米添加劑，所述的無機納米添加劑為納米氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、四氧化三鐵、鑭鍶鈷鐵、分子篩、石墨烯、無機鹽中的一種或兩種以上混合。

一種荷正電復(fù)合納濾膜的制備方法，步驟如下：

(1)制備荷正電復(fù)合納濾膜的支撐層

將高分子有機材料和溶劑混合，得到混合溶液A；其中，高分子有機材料的質(zhì)量百分百濃度為8～20wt％，溶劑的質(zhì)量百分百濃度為68～85wt％；將混合溶液A均勻平整刮在無紡布上/或采用紡絲方式，然后浸入凝固浴或蒸干溶劑的方式獲得初步的分離膜，然后浸在去離子水中，得到荷正電復(fù)合納濾膜的支撐膜；

(2)制備荷正電復(fù)合納濾膜的分離功能層

將環(huán)氧丙基三甲基氯化銨殼聚糖、無機納米添加劑與水混合，得到溶液B，環(huán)氧丙基三甲基氯化銨殼聚糖的質(zhì)量百分百濃度為0.2～5wt％，無機納米添加劑的質(zhì)量百分百濃度為0～0.2wt％；采用浸涂法溶液B涂于步驟(1)制備的支撐層表面，經(jīng)風(fēng)干、吹掃或熱處理后，再浸入到含有交聯(lián)劑的溶液中，其中交聯(lián)劑的質(zhì)量百分百濃度0.1～2wt％；取出后進行熱處理，熱處理溫度為20-100℃，熱處理時間為2-30min，即得荷正電復(fù)合納濾膜。

所述的高分子有機材料為纖維素系列衍生物、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的一種或兩種以上混合。

所述的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亞砜。

所述的交聯(lián)劑的溶液為環(huán)氧氯丙烷的乙醇溶液、戊二醛的水溶液、戊二醛的乙醇溶液、均苯三甲酰氯的正己烷溶液、均苯三甲酰氯的環(huán)己烷溶液、鄰苯二甲酰氯的正己烷溶液、鄰苯二甲酰氯的環(huán)己烷溶液、間苯二甲酰氯的環(huán)己烷溶液、間苯二甲酰氯的正己烷溶液、對苯二甲酰氯的正己烷溶液、對苯二甲酰氯的環(huán)己烷溶液、己二酰氯的環(huán)己烷溶液、己二酰氯的正己烷溶液和環(huán)氧丙基三甲基氯化銨的水溶液。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所制備的荷正電納濾膜可以是平板膜，也可以是中空纖維膜。由于其功能層中制備過程中采用了商品化的環(huán)氧丙基三甲基氯化銨殼聚糖，使得制備的復(fù)合膜具有荷正電特性，因此對高價無機鹽具有較高的截留率。同時這類膜還具有較高的抗氧化性，拓寬了其使用范圍，可以應(yīng)用于含有重金屬離子廢水的處理，以及其他具有較強氧化性的廢水的處理。

具體實施方式