[發明專利]一種疏水大孔聚酰亞胺納米纖維正滲透膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710619404.2
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107469650B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 許振良;池相宇;左藝誠;馬曉華
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64;B01D67/00;B01D61/00;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 任艷霞

本發明屬于膜分離技術領域，涉及一種疏水大孔聚酰亞胺納米纖維正滲透膜的制備方法，(1)界面聚合分兩相，水相是一定質量分數間苯二胺(MPD)的水和醇混合溶液，油相為一定質量分數均苯三甲酰氯(TMC)的己烷溶液；(2)先用油相溶液潤濕聚酰亞胺(PI)納米纖維膜，保持1～5min，倒出多余油相溶液，自然風干；(3)將水和醇的混合溶液浸沒納米纖維膜，保持1～5min，倒出多余溶液，用風刀吹掃膜表面直到顏色變鈍暗；(4)重復(2)和(3)步驟后將膜放入烘箱進行熱處理，最后再將膜浸泡，空氣中常溫下自然晾干。本發明方法環境友好、反應條件溫和、制備方法簡單，解決了疏水大孔納米纖維界面聚合的問題。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體來說為一種疏水大孔聚酰亞胺納米纖維正滲透膜的制備方法。

背景技術

以滲透壓差作為驅動力的正滲透(FO)過程在近幾年得到了越來越多的關注，其中在RO海水淡化過程中，FO可以作為預處理過程降低反滲透(RO)操作的能量消耗，同時也可以作為后處理過程減少濃鹽水直排，既充分利用了有限的水資源，又降低了能耗，保護了環境，顯示出巨大的應用潛力。

FO膜作為FO過程的核心技術之一，目前大多數是TFC膜，結構與RO膜等壓力驅動膜相似，即由起到支撐皮層作用的多孔支撐層和起到截留溶質作用的致密聚酰胺皮層構成。早期研究人員一般采用納濾(NF)膜或RO膜作為FO膜，應用于FO時水通量卻往往不足1LMH(L·m^-2·h^-1)，并無實際應用價值。(Elimelech M,Phillip W A.The Future of SeawaterDesalination:Energy,Technology,and the Environment[J].Science,2011,333:712-717)。原因在于FO過程中存在著比RO過程更加嚴重的濃差極化(Concentrationpolarization，CP)現象。濃差極化直接導致了膜兩側的有效滲透壓降低，使實際的水通量遠低于理論值，是制約FO膜發展和應用的主要問題。有研究人員已經分析了FO過程的傳質機理，認為外濃差極化(ECP)可以通過調整操作條件如改變流速，增大湍流溶液的程度來緩解，而內濃差極化(ICP)只能通過優化支撐層結構如改進制膜工藝和選擇合適的膜材料來緩解。近幾年來，FO膜性能有所提高，但是基于濃差極化產生的原理，即使是理想的膜(對水分子100％通過，對鹽100％截留)，ICP現象仍然是不可避免。近年來人們發現納米纖維膜的支撐層具有較高的孔隙率(通常在70-80％左右)，較低的曲率因子以及可控的孔徑大小，能夠有效減少ICP對水通量的影響，人們開始嘗試將納米纖維膜應用到正滲透過程中。(Huang L,Arena J T,McCutcheon J R.Surface modified PVDF nanofibersupported thin film composite membranes for forward osmosis[J].J Membr Sci,2016,499:352-360)。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種疏水大孔聚酰亞胺納米纖維正滲透膜的制備方法，所述制備方法解決了現有技術中的難以在大孔徑疏水納米纖維膜界面聚合的問題，這樣既能避免親水材料納米纖維膜容易溶脹的缺點，又能緩解正滲透過程中的濃差極化過程，提高了水通量。

本發明的技術方案：

一種疏水大孔聚酰亞胺納米纖維正滲透膜的制備方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟(1)：界面聚合分兩相，水相是質量分數為0.1～10％間苯二胺的水和醇混合溶液，油相為質量分數為0.1～10％均苯三甲酰氯的己烷溶液；在室溫下，將聚酰亞胺納米纖維膜浸入到油相溶液中，靜止除去表面溶液；油相單體為均苯三甲酰氯，保持1～5min，倒出多余油相溶液，自然風干；水相溶劑可為乙醇與去離子水的混合物，其中醇類占到水相溶劑質量分數為0.1～100％；水相單體為間苯二胺；