[發明專利]一種復合納濾膜及制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811158077.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN110960991B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張楊;劉軼群;潘國元
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D69/10;B01D61/02;C02F1/44
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發明屬于分離膜領域，公開了一種復合納濾膜及制備方法與應用，該復合納濾膜包括支撐層和聚酰胺分離層；所述聚酰胺分離層中含有植酸以及與植酸螯合的多價金屬陽離子。本發明涉及的復合納濾膜在界面聚合過程中引入植酸，使植酸與氨基形成氫鍵從而被固定在聚酰胺層中，再通過多價金屬陽離子對聚酰胺層中植酸發生螯合作用，實現表面交聯來提高截鹽率；同時，植酸分子中的磷酸基提高了聚酰胺表面的親水性，提高了納濾膜的水通量。同時，該復合納濾膜制備方法簡單，極具工業應用前景。

技術領域

本發明屬于分離膜領域，更具體地，涉及一種復合納濾膜及制備方法與應用。

背景技術

膜分離技術是在20世紀初出現，并在20世紀60年代后迅速崛起的一種分離新技術。由于膜分離技術既具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又具有高效、節能、環保、分子級過濾、過濾過程簡單、易于控制等特性，被廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，并產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。

膜分離技術的核心就是分離膜。根據膜孔徑的大小可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜以及反滲透膜。其中，納濾膜由于其獨特的分離性能，以及較低的操作壓力，成為水處理領域的關鍵膜技術之一。納濾膜是介于超濾膜和反滲透膜之間的一種以壓力驅動的膜，其具有納米級的膜孔徑，并且膜上多數情況下帶有電荷，所以納濾膜在運行時可以截留住二價或多價離子和較大分子量的有機物，而允許單價離子通過。納濾膜的孔徑一般在1nm左右，是允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離子透過的一種功能性半透膜。由于其特有的分離性能，納濾膜被廣泛應用于地下水軟化、果汁濃縮、天然藥物分離以及海水淡化等領域。

目前商品化的納濾膜大多是聚酰胺復合膜結構，由多元胺與多元酰氯在多孔支撐層上通過界面聚合形成。該類復合膜的具有良好的透水性，并對二價離子具有較好的截留性。開發具有更高水通量以及對二價離子具有更高截鹽率的納濾膜材料，不但可以節能，還提高了過濾效率，節約成本，具有十分重要的意義。目前大多數商業化的納濾膜為卷式納濾膜。卷式膜有抗污染能力差、較難清洗和對進水水質要求高等問題。相比卷式納濾膜，纖維納濾膜具有處理水量大，膜的比表面積大，可以進行反洗等優點，從而可以有效的提高膜本身的抗污染能力，并延長膜的使用壽命。從納濾膜的制備技術方面來說，目前主要有相轉化法和復合法，相轉化法是制備納濾膜較為簡單的方法，但制備的納濾膜存在耐用性差、通量低等問題。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明的目的是提供一種具有優異截鹽率及透水性的復合納濾膜。

發明人經過深入研究發現，在界面聚合過程中引入植酸，使植酸與氨基之間形成氫鍵從而被固定在聚酰胺層中，再通過多價金屬陽離子對聚酰胺層中植酸的螯合作用，實現表面交聯來提高截鹽率；同時，植酸分子中的磷酸基可以提高聚酰胺表面的親水性，提高納濾膜的水通量。基于上述研究結果，發明人完成了本發明。

本發明第一方面提供一種復合納濾膜，該復合納濾膜包括支撐層和聚酰胺分離層；所述聚酰胺分離層中含有植酸以及與植酸螯合的多價金屬陽離子。

本發明第二方面提供上述復合納濾膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)通過界面聚合，在支撐層的一個表面上形成含有植酸的聚酰胺分離層，得到復合膜；

(2)使步驟(1)得到的復合膜的聚酰胺分離層表面與多價金屬陽離子溶液接觸，進行螯合交聯，得到所述復合納濾膜。

本發明第三方面提供上述復合納濾膜在水處理中的應用。

本發明提供的復合納濾膜的制備方法簡單，即在界面聚合過程中引入植酸，使植酸與氨基之間形成氫鍵從而被固定在聚酰胺層中，再通過多價金屬陽離子對聚酰胺層中植酸的螯合作用，實現表面交聯來提高截鹽率；同時，植酸分子中的磷酸基提高了聚酰胺表面的親水性，提高了納濾膜的水通量，極具工業應用前景。

具體實施方式