[發明專利]原位礦化超親水碳酸鈰/聚電解質納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201711098554.X
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107670516B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 郭紅霞;顧兆香;秦振平;劉世杰;崔素萍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/42;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/14;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

原位礦化超親水碳酸鈰/聚電解質納濾膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。依次包括基膜和分離層，基膜和分離層疊合在一起，所述的基膜為超濾膜，分離層由碳酸鈰/聚電解質雜化層組成。采用的原位礦化自組裝制備碳酸鈰/聚電解質雜化納濾膜，從分子水平控制無機礦物的析出、并原位生成，得到的雜化納濾膜，均勻可控、性能穩定。

技術領域

本發明涉及一種無機/有機復合納濾膜，尤其涉及一種超親水原位礦化納米碳酸鈰/聚電解質復合納濾膜及其制備方法，屬于膜分離技術領域。

背景技術

納濾(Nanofiltration)是80年代末發展起來的一種新型壓力驅動分離膜，其截留分子量(200-2000Da)，介于超濾和反滲透之間，具有操作壓力低、滲透通量大、無二次污染等優點，可用于飲用水深度處理、苦咸水淡化、工業廢水處理、生化制劑和醫藥、石油化工、食品等行業等領域。

為了進一步提高納濾膜的分離性能和抗污染性，研究者們多采用向有機膜中引入無機納米顆粒形成無機/有機雜化膜，以改變膜表面結構、荷電性和潤濕性等提高納濾膜的性能。例如，專利CN 101890315A將碳納米管負載到芳香聚合物功能皮層中制備得到復合納濾膜，對5mmoL/L的硫酸鈉溶液的脫鹽率和通量分為79.4％和35L/m²·MPa·h；專利CN102151490A采用樹枝狀聚酰胺包埋無機納米粒子氧化鈦交聯得到復合膜，對1g/L的硫酸鈉溶液的脫鹽率和通量分為60％和57L/m²·MPa·h；專利CN 102553461A采用鈣鹽和可分解二氧化碳的碳酸鹽進行仿生礦化反應制備碳酸鈣/聚電解質復合納濾膜，對Mg²⁺、Cu²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺和Cd²⁺的截留率大于99.3％，通量大于49.1L/m²·MPa·h。為了進一步提高分離膜的抗污染性，專利CN 104759214A在聚丙烯腈基膜上采用層層自組裝技術將鈣鹽和硅酸鹽原位生成水化硅酸鈣納米粒子制得超親水膜，對1ppm的二甲基酚橙、羅丹明B、品紅、甲基藍、鉻黑T等染料溶液的截留率均超過80％，通量超過180L/m²·MPa·h。專利CN201610635375.4通過將鈣離子溶液加入到海藻酸鹽溶液中制備海藻酸鈣凝膠，攪拌凝膠至絮狀沉淀加入碳酸鹽溶液得到碳酸鈣/海藻酸鈉雜化顆粒，最后進行抽濾干燥制備了超親水及水下超疏油碳酸鈣雜化膜，水通量為7000L/m²·h，油水乳液分離效率保持在99.99％以上。專利CN 104307379A在聚丙烯腈基膜上采用噴涂自組裝技術，通過將氯化鈣和碳酸鈉分別加到聚陽離子和聚陰離子溶液中配置混合溶液制備超親水表面，對95wt％乙醇/水體系的滲透通量達到1317g/m²·h，透過液中水含量98.8wt％。碳酸鈰因含有稀土鈰，鈰的4f層電子結構易與荷電性聚電解質發生成鍵反應且鈰價格低廉、儲量豐富，目前如何將碳酸鈰引入聚合物納濾膜中以提高其分離性能和抗污染性未見報導。

發明內容

本發明的目的是提出一種超親水性碳酸鈰/聚電解質雜化納濾膜及其制備方法，以提高其分離性能和抗污染性。

一種碳酸鈰/聚電解質雜化納濾膜，依次包括基膜和分離層，基膜和分離層疊合在一起，所述的基膜為超濾膜，分離層由碳酸鈰/聚電解質雜化層組成。

其主要制備方法包括以下步驟：

1)基膜的預處理：以聚合物超濾膜為基膜，用氫氧化鈉溶液(0.5～5.0mol/L)對其進行處理30～120min，然后用去離子水沖洗至中性；