[發(fā)明專利]一種制備復(fù)合納濾膜的方法和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810453503.2
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108654407A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張平允;王錚;顧玉亮;樂勤;張東;姜巍巍;嚴(yán)棋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海城市水資源開發(fā)利用國家工程中心有限公司
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D71/38;B01D71/36;B01D69/12
• 代理公司: 上海國智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31274
• 代理人: 潘建玲

本發(fā)明公開了一種制備復(fù)合納濾膜的方法和裝置，所述方法包括如下步驟：步驟一，選擇一疏水支撐體作為納濾膜的基膜；步驟二，采用反向界面聚合反應(yīng)法，將所選擇的基膜置于油相單體中浸潤；步驟三，將徹底浸潤后的基膜置于水相單體中反應(yīng)；步驟四，將反應(yīng)后的基膜進(jìn)行熱反應(yīng)，最終制得復(fù)合納濾膜，通過本發(fā)明，可在疏水PTFE/PVA納米纖維基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分離層，最終制備出PTFE/PVA復(fù)合納濾膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于改良界面聚合反應(yīng)法制備PTFE-PVA復(fù)合納濾膜的方法和裝置。

背景技術(shù)

納濾(Nano Filtration，NF)膜是一種新型的壓力驅(qū)動膜，其截留性能介于超濾(Ultra Filtration，UF)和反滲透(Reverse Osmosis，RO)膜之間，其功能層的孔徑在0.2～2nm，截留分子量在200～1000，它對高價(jià)鹽及分子量超過500的有機(jī)化合物有較高的脫除率，對單價(jià)無機(jī)鹽離子截留率較低。相比超濾膜較大的截留分子量及反滲透膜較高的投資成本，納濾膜在分離二價(jià)、高價(jià)無機(jī)鹽和分子量為數(shù)百的有機(jī)物方面有很大優(yōu)勢。作為一種新型的膜分離技術(shù)，納濾技術(shù)己受到人們的廣泛關(guān)注，在純水制備、飲用水凈化、廢水處理、中水回用、海水淡化等水處理領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，它在抗生素、氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)等生化產(chǎn)品的分級與濃縮、食品生產(chǎn)加工等領(lǐng)域展現(xiàn)著自己獨(dú)特的魅力，己成為膜技術(shù)的研究中最活躍的方向之一。

在壓力驅(qū)動膜系列中，NF膜的分離層在結(jié)構(gòu)上比RO疏松，比UF和微濾(Microfiltration，MF)膜致密。調(diào)節(jié)膜分離層的疏松程度，使膜的孔徑在納米級別，即制得了納濾膜。目前，制備納濾膜的主要方法可分為相轉(zhuǎn)化法(TIPS&NIPS)和界面聚合反應(yīng)法(IP)。其中，相轉(zhuǎn)化法的過程為通過控制一定的條件，使聚合物溶液逐漸固化，這一過程中伴隨著單一液相轉(zhuǎn)化為兩個不能互溶的液相，繼而發(fā)生相分離成膜。常規(guī)相轉(zhuǎn)化法包括熱沉淀、控制蒸發(fā)沉淀、溶劑蒸發(fā)、蒸氣相沉淀和浸沒沉淀等方法。常規(guī)相轉(zhuǎn)化法制備的膜為單層膜，結(jié)構(gòu)分為對稱和非對稱。復(fù)合膜的構(gòu)造一般由作用不同的多層膜復(fù)合而成，其中最上面一層是很薄的功能層，其出現(xiàn)在膜技術(shù)發(fā)展史上的一個巨大突破。制備復(fù)合膜時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇復(fù)合膜的皮層、亞皮層以及功能層，最終制備出的復(fù)合膜在各方面性能均達(dá)到最優(yōu)，如選擇性、滲透性、抗污染性、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。目前商業(yè)化的NF、RO膜大多數(shù)是復(fù)合膜。目前全球范圍內(nèi)商品RO(NF)膜制備最常用的技術(shù)手段是采用界面聚合反應(yīng)，在UF基膜上界面聚合反應(yīng)生成聚酰胺活性分離層。

界面聚合反應(yīng)法的基本原理是：利用兩種反應(yīng)活性很高的單體，在兩個互不相溶的液相界面進(jìn)行聚合反應(yīng)，產(chǎn)生活性分離層。采用界面聚合反應(yīng)法制備復(fù)合膜，通常步驟是先將支撐體(UF或者M(jìn)F膜)浸入到含有一定濃度活性單體的水相溶液(一般為胺類)中，浸泡一定時(shí)間后取出；待瀝干后，浸入到另一活性單體的油相溶液(通常為酰氯)，使兩種活性單體(胺和酰氯)在水相和油相界面處發(fā)生縮聚反應(yīng)，即可得到聚酰胺NF(RO)復(fù)合膜。為了使反應(yīng)充分進(jìn)行，有較好的交聯(lián)度，界面聚合后還要進(jìn)行一定的處理。由于界面聚合形成的初級膜對膜兩側(cè)分子的擴(kuò)散有一定影響，阻礙了聚合反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，因此制得的復(fù)合膜的活性分離層厚度有一定限制，一般為小于50nm的薄膜。

由于常規(guī)界面聚合反應(yīng)法的步驟是先將支撐體進(jìn)入到水相溶液中，這對支撐體的親水性有一定限制，通常能成功浸入界面聚合反應(yīng)的支撐體的表面接觸角須為50～80°，為親水材料。由于疏水支撐體很難在水相單體中徹底浸潤，因此很難采用界面聚合反應(yīng)法在疏水支撐體上生成聚酰胺活性分離層，也很少有研究采用疏水支撐體進(jìn)行界面聚合反應(yīng)制備NF復(fù)合膜。

鑒于疏水支撐體在特殊領(lǐng)域，如油水分離、蛋白質(zhì)濃縮等的應(yīng)用需求，因此，實(shí)有必要提出一種技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)采用疏水支撐體進(jìn)行界面聚合反應(yīng)制備復(fù)合納濾膜。

發(fā)明內(nèi)容