[發明專利]一種緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法

在審

• 申請號: 201710875795.4
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107899434A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 俞三傳;呂振華;劉梅紅
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D61/00;B01D67/00;B01D71/56;C02F1/44
• 代理公司: 浙江英普律師事務所33238
• 代理人: 陳小良

技術領域

本發明涉及一種緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法，屬于分離膜制備技術領域，該復合納濾膜具有脫鹽率高、產水量大、耐氯性能優等特點，適用于中水回用、廢水處理以及飲用水凈化等領域。

背景技術

納濾是一種性能介于超濾和反滲透之間的壓力驅動型膜分離技術，其研究始于20世紀70年代末。與超濾及反滲透不同的是，納濾的分離機理除了納米級微孔篩分效應外，還基于荷電效應，這主要是由于納濾膜表面帶有豐富的電荷，可以通過靜電斥力作用排斥溶液中與膜上所帶電荷相同的離子，從而具有較高的選擇分離性。納濾膜的制備方法包括相轉化法、界面聚合法、層層組裝法、化學交聯法等，目前市場上主流的納濾膜基本上由界面聚合法制備獲得，包括聚哌嗪酰胺納濾膜以及聚芳香酰胺納濾膜，其中聚哌嗪酰胺納濾膜具有較高的選擇分離性，能透過大部分的單價離子而截留多價離子及有機分子，適用于特種分離等領域；而聚芳香酰胺納濾膜對包含單價離子在內的無機鹽及有機分子具有更高的脫除率，適用于中水回用、廢水處理及飲用水凈化等對產水無機鹽含量有較高要求的領域。

在實際使用過程中，為達到清潔水源和減小膜生物污染的效果，膜分離裝置前端會采用次氯酸鈉對進水進行殺菌消毒，由此引入的活性氯會對聚芳香酰胺納濾膜結構產生不可逆的破壞，使膜性能迅速下降而無法繼續使用。因此，為延長納濾膜的使用壽命，進水在消毒后還需要進行脫氯處理，以達到進水中余氯含量小于0.1ppm的要求，這類操作明顯增加運行成本，而且仍存在操作不慎而使殘留活性氯過高破壞納濾膜的風險。如果能夠制備獲得具有耐氯性能的高脫鹽率納濾膜，則可以有效的減少操作復雜性，降低運行成本；同時由于進水中余氯的存在，可以有效抑制細菌的快速繁殖，避免膜運行過程中的生物污染，不僅利于系統的穩定運行，還可以減少化學清洗次數，進一步降低系統維護費用。

因此，制備一種緊密型耐氯復合納濾膜，對擴大納濾技術在中水回用、廢水處理以及飲用水凈化等領域中的應用具有十分重要的意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法，本發明選用耐氯性能優良的聚哌嗪酰胺納濾膜為基礎，并利用其界面聚合形成聚酰胺分離層初期殘留的酰氯基團，進一步與含有羥基的耐氯性能優良的高分子膜材料反應，以化學鍵的方式引入更為致密的分離層，從而同時實現高無機鹽脫除率及優游離氯耐受性能。

本發明的緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法，包括無紡布、聚砜支撐層、耐氯分離層，所述的耐氯分離層是由無紡布和聚砜支撐層組成的聚砜微孔底膜先后與含哌嗪的水相溶液、含均苯三甲酰氯的有機相溶液、含羥基的耐氯性優良的高分子水溶液接觸，并進行熱處理而制備得到。

本發明的緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法，所述的含羥基的耐氯性能優良的高分子膜材料為聚乙烯醇、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、羥乙基纖維素、木質素磺酸鈉等中的一種或多種。

本發明的緊密型耐氯復合納濾膜的制備方法，所述的含羥基的耐氯性能優良的高分子水溶液質量濃度為0.01％～5.0％。

與現有技術相比本發明的有益效果為：本發明選用傳統的哌嗪/均苯三甲酰氯界面聚合制備耐氯性優良的聚哌嗪酰胺納濾膜，并利用界面聚合初期殘留的酰氯與含羥基的耐氯性優良的高分子膜材料進行反應形成同樣具有優良耐氯性能的酯基；由于耐氯性優良的高分子膜材料的引入，在確保納濾膜對次氯酸鈉耐受性能的同時，獲得對無機鹽離子的高截留性能。

具體實施方式

下面對本發明的實施作具體說明；

比較例1：

按常規方法制備含無紡布層、聚砜支撐層及聚酰胺分離層的聚哌嗪酰胺納濾膜。

首先將由無紡布、聚砜支撐層組成的聚砜微孔膜浸入含2wt％哌嗪的水相溶液中，用橡膠輥去除表面多余的溶液后將該聚砜微孔膜與含0.5wt％均苯三甲酰氯的有機相溶液接觸40秒鐘，并在60℃的烘箱中熱處理5分鐘，獲得聚哌嗪酰胺復合納濾膜。

在NaCl濃度為500mg/l、壓力為0.5MPa、溫度為25℃、pH值為7.0～8.0的條件下，測試復合納濾膜的無機鹽脫除率以及滲透通量；復合納濾膜的耐氯性能通過測試經濃度為2000mg/l的次氯酸鈉水溶液浸泡一定的時間后的分離性能進行評價，所得結果見表1、表2。

比較例2：

按常規方法制備含無紡布層、聚砜支撐層及聚酰胺分離層的聚芳香酰胺納濾膜。