[發明專利]一種聚酰胺中空纖維納濾復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201811171073.1
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN111013410A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 黃海;孫佳佳;李凱;王冰菲
• 申請（專利權）人: 湖州歐美新材料有限公司
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/08;B01D69/12;B01D61/02;B01D67/00;B01D65/10
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本發明提供的一種聚酰胺中空纖維納濾復合膜及其制備方法，包括如下步驟：步驟1：對聚酰胺中空纖維超濾膜進行活化處理，使其表面形成羧酸基團以及氨基基團；步驟2：將活化處理后的聚酰胺中空纖維超濾膜放入多元胺水溶液中；步驟3：將所述聚酰胺中空纖維超濾膜從所述多元胺水溶液中取出并放入多元酰氯有機溶液中，所述聚酰胺中空纖維超濾膜表面產生界面聚合反應形成分離層；步驟4：將具有分離層的聚酰胺中空纖維超濾膜從所述多元酰氯有機溶液中取出并對其進行熱處理，獲得聚酰胺中空纖維納濾復合膜。利用本發明能夠有效減少膜分離層的結構缺陷，并加強基膜與分離層之間的連接緊密度，提高膜的使用性能。

技術領域

本發明涉及分離膜的制備技術領域，尤其涉及一種聚酰胺中空纖維納濾復合膜及其制 備方法。

背景技術

納濾膜是一種具備特殊分離作用的膜材料，其膜孔徑大小在1-10納米之間，該孔徑范 圍允許鈉、鉀等一價鹽離子透過(截留率≤50％)，而對二價或多價離子以及分子量在200-1000之間的有機物具有較好的脫除率。鑒于納濾膜的分離尺度非常特殊，納濾膜可用于水體軟化(鈣鎂離子截留)與脫毒(微生物、重金屬截留)、特殊化工原料(如染料， 藥物，生物質)的提純與濃縮以及油水分離的領域。同時由于納濾膜在較低的壓力(0.2-1 MPa)下仍具有較高的通量，因此有效節約操作和維護的成本。納濾膜適用于大規模的城 市自來水處理，對飲用水安全保障具有重要意義。

當前主流的納濾膜是通過界面聚合法，在平板超濾膜表面復合一層選擇性分離層(多 為聚酰胺材料)，再將膜片卷制成膜元件。但是這類復合卷式元件在結構上存在局限性：1) 卷式元件內部除膜片外還配有集水管、隔網以及膜間支撐網等模塊，大量占用膜內空間， 限制了膜片的填充密度，制約了產水效率；2)狹窄流道內污染物不容易被洗出，長時間運 行容易發生污堵，因此對進水水質具有較高要求，常常需要引入超微濾膜作為預處理工藝， 提高了納濾膜工藝的運行成本。

與卷式膜相比，中空纖維膜屬于自支撐結構，組裝成膜元件時無需支撐器件，且單元 纖維占用空間較小，因此元件內的填充膜面積更大，產水效率較卷式膜有明顯提高。此外， 中空纖維結構對壓力的耐受性好，可以經受較強的沖擊清洗，抗污染能力更佳。鑒于上述 優勢，中空纖維在納濾膜制造具有巨大的應用潛力。

目前中空纖維復合納濾膜存在主要兩個技術難點：1)反應單體在曲面基膜上分布不均， 聚合形成的分離層容易產生缺陷，影響膜分離性能；2)基膜與分離層的材料相容性較差， 二者在界面處缺乏有效的物理或化學相互作用，使得分離層在長期運行或極端水質條件下 容易與基膜發生分離，該現象在比表面積較高的中空纖維膜上更加明顯，而且在實際運行(尤其是高速清洗過程)時，膜絲容易抖動進而發生表面摩擦，也增大了分離層發生脫落 的可能性，嚴重影響膜的實用性。

綜上所述，迫切需要開發能夠有效克服上述技術問題的高性能中空纖維納濾膜。

發明內容

本發明提供一種聚酰胺中空纖維納濾復合膜及其制備方法，減少膜分離層的結構缺陷， 并有效加強基膜與分離層之間的連接緊密度，提高膜的使用性能。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種聚酰胺中空纖維納濾復合膜的制備方 法，包括如下步驟：

步驟1：對聚酰胺中空纖維超濾膜進行活化處理，使其表面形成羧酸基團以及氨基基 團；以聚酰胺中空纖維超濾膜作為基膜，羧酸基團與氨基基團能夠有效改善基膜表面的親 水性，使基膜表面對后續反應單體的吸附更加均勻，減少膜分離層的缺陷；

步驟2：將活化處理后的聚酰胺中空纖維超濾膜放入多元胺水溶液中，利用羧酸基團 荷負電的特性，與荷正電的多元胺單體發生強靜電作用，兩者產生酰胺化反應；

步驟3：將所述聚酰胺中空纖維超濾膜從所述多元胺水溶液中取出并放入多元酰氯有 機溶液中，使得所述聚酰胺中空纖維超濾膜表面產生界面聚合反應形成分離層；