[發明專利]一種高滲透超濾復合陶瓷涂層膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710708260.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107519772B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 彭淑鴿;柴元武;常凱;馬軍營;牛青山
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/14
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛

本發明涉及一種高滲透超濾復合陶瓷涂層膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。本發明的高滲透超濾復合陶瓷涂層膜，包括陶瓷基膜，所述陶瓷基膜表面由內向外依次設置有硅烷偶聯層、聚酰亞胺層；所述陶瓷基膜、硅烷偶聯層、聚酰亞胺層的質量比為1：0.001?0.005：0.01?0.1。本發明的高滲透超濾復合陶瓷涂層膜采用超支化聚酰胺?胺的為孔道構筑模板，聚酰亞胺為分離膜，通過原位聚合，將聚酰亞胺共價接枝到陶瓷膜的表面，這種復合分離膜兼具了聚合物膜高選擇性、高滲透性的優勢以及無機膜的耐高溫抗腐蝕的優點。不僅可以改善商用陶瓷膜的孔道尺寸和結構，還賦予了分離膜良好的滲透率。

技術領域

本發明涉及一種高滲透超濾復合陶瓷涂層膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

膜分離技術作為一種重要的飲用水安全保障技術，在飲用水處理領域具有廣闊的應用前景。與傳統的有機分離膜相比，陶瓷分離膜具有耐高溫、耐酸堿和高機械強度等多種優良性能，已成為膜領域發展迅速且極具應用前景的膜材料之一。然而，成本太高一直是陶瓷膜在商業化上的一大阻礙。近年來，隨著規模制造經濟的發展，陶瓷膜的生命周期成本也逐漸達到了增長的零界點，在保持高性能的前提下進一步降低成本成為了這一領域的未來發展趨勢。

當前商用陶瓷膜孔徑較大，處于微米尺度，不能有效分離小分子污染物；而且在構建超濾涂層的工作中，也普遍存在滲透率低的不足。如何改進商用陶瓷膜的孔徑而又能保持高的滲透速率，是當前陶瓷膜改性領域的重點和難點。

申請公布號為CN104945016A的中國發明專利公開了一種超疏水親油復合陶瓷膜的制備方法，該方法將陶瓷膜浸泡在含有硅源的有機溶劑中0.5-10h，取出置于水蒸汽中0.5-10h后，在400-1000℃條件下燒結0.5-6h，得到納米二氧化硅顆粒修飾的具有微納復合結構的陶瓷膜；將該陶瓷膜浸泡在含有長鏈烷基硅烷的有機溶劑中0.5-10h，取出洗凈，在80-110℃下干燥即得具有超疏水親油性的復合陶瓷膜。該陶瓷膜結合了長鏈烷基硅烷和無機二氧化硅的特點，具有較好的綜合性能。但是，上述陶瓷膜的二氧化硅和硅烷之間的結合力較弱，而且二者結合之后的強度不高，不利于提高分離膜的使用壽命。如何發揮有機膜和無機膜復配的優勢，構建既具有優化的孔道尺寸和結構又具有良好的滲透率和力學性能的復合膜具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種滲透性和力學性能良好的高滲透超濾復合陶瓷涂層膜。

本發明的另一個目的在于提供上述高滲透超濾復合陶瓷涂層膜的制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種高滲透超濾復合陶瓷涂層膜，包括陶瓷基膜，所述陶瓷基膜表面由內向外依次設置有硅烷偶聯層、聚酰亞胺層；所述陶瓷基膜、硅烷偶聯層、聚酰亞胺層的質量比為1：0.001-0.005：0.01-0.1。

本發明的聚合物基陶瓷超濾復合涂層材料在陶瓷基膜表面設置硅烷偶聯層，并在硅烷偶聯層表面設置聚酰亞胺層。聚酰亞胺由于其分子中含有的芳雜環結構單元，具有其他高分子材料無法比擬優越性能，這樣使得本發明的聚合物基陶瓷超濾復合涂層材料具有優良的綜合性能。

所述硅烷偶聯層和聚酰亞胺層之間還設置有超支化聚合物層，所述陶瓷基膜與超支化聚合物層的質量比為1：0.002-0.08。

所述超支化聚合物層為聚酰胺-胺。

所述硅烷偶聯層包括硅烷偶聯劑，所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一種或幾種。

陶瓷基膜可以采用現有的商用陶瓷膜，一般的，所述陶瓷基膜為三氧化二鋁陶瓷膜、二氧化鋯陶瓷膜、二氧化硅陶瓷膜、二氧化鈦陶瓷膜中的一種。

上述高滲透超濾復合陶瓷涂層膜的制備方法，包括如下步驟：