[發(fā)明專利]一種具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜、制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110237716A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉嶠;徐農(nóng);董強(qiáng);范蘢;丁愛琴
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥學(xué)院
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D61/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

一種具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜、制備方法及應(yīng)用，涉及膜分離技術(shù)和新材料領(lǐng)域。首先將無機(jī)鹽、有機(jī)小分子造孔劑、聚合物和有機(jī)溶劑配置成制膜液，利用非溶劑相轉(zhuǎn)化法制備超濾底膜；然后以多元胺的水溶液為水相、以含金屬醇鹽和多元酰氯的正己烷溶液為油相，進(jìn)行原位界面聚合反應(yīng)，形成具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜，可用于截留分子量為80?1000Dalton的所有二價無機(jī)鹽、有機(jī)小分子和小分子膠體粒子。由于是原位界面聚合，中間層與納濾層同時形成，不但提高了超濾底膜、中間層、納濾層之間的結(jié)合力，還簡化了高性復(fù)合納濾膜的制備步驟，降低了制備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)和新材料領(lǐng)域，具體是涉及一種具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

GB/T 20103-2006《膜分離技術(shù)術(shù)語》中納濾膜的定義是“用于脫除多價離子、部分一價離子和鹽類和分子量大于200的有機(jī)物的半透膜”。納濾膜是多孔膜，孔徑小于2～5nm，可以作為反滲透的前端，脫除溶液中大多數(shù)的金屬鹽離子，且具有反滲透膜無法企及的滲透通量。因此，在海水脫鹽和飲用水凈化領(lǐng)域，納濾膜越來越成為不可或缺的膜滲透單元。另外，隨著納濾膜材料的發(fā)展，納濾膜的應(yīng)用也從單一的水處理拓展到其他化工分離領(lǐng)域，例如有機(jī)染料脫除、溶劑純化、有機(jī)溶劑回收等。目前，研究較多的納濾膜均為通過界面聚合法制備的復(fù)合納濾膜，即將超濾底膜首先浸沒在含氨基化合物(哌嗪、哌啶、對苯二胺、間苯二胺等)的水溶液中，再將其撈出并吹干膜表面，再將含有苯酰氯的正己烷溶液滴在膜表面，此時兩種組分就在膜表面界面聚合生成聚酰胺納濾分離層。然而，研究表明超濾底膜的表面粗糙度、孔徑分布、孔尺寸、親水性都對納濾層的結(jié)構(gòu)有重要的影響。在不經(jīng)修飾的超濾底膜表面直接進(jìn)行界面聚合，其納濾層厚度大都在300nm以上，嚴(yán)重降低了復(fù)合膜的滲透性能。目前的研究大都是在超濾基膜上再做一層表面粗糙度低、孔徑均一且親水的中間層，再在中間層上界面聚合得到復(fù)合納濾膜。但這樣延長了制備流程、增加了制備復(fù)雜程度、提高了制備成本，不利于復(fù)合納濾膜的實(shí)際應(yīng)用。

為了制備具有孔徑均一、表面粗糙度低且親水的中間層，以及薄的納濾層的復(fù)合納濾膜，并使其具優(yōu)良的滲透分離性能，并推動其在化工分離領(lǐng)域，尤其在海水脫鹽、有機(jī)小分子物質(zhì)分離中的進(jìn)一步應(yīng)用，研究開發(fā)具有優(yōu)異滲透通量的復(fù)合納濾膜并改良其制備工藝具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜、制備方法及應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜的制備方法，包括高通量超濾底膜的制備和原位界面聚合反應(yīng)的步驟，首先將無機(jī)鹽、有機(jī)小分子造孔劑、聚合物和有機(jī)溶劑配置成制膜液，利用非溶劑相轉(zhuǎn)化法制備超濾底膜；然后以多元胺的水溶液為水相、以含金屬醇鹽和多元酰氯的正己烷溶液為油相，進(jìn)行原位界面聚合反應(yīng)，形成具有優(yōu)異滲透分離性能的原位界面聚合復(fù)合納濾膜。

作為本發(fā)明制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案，具體制備步驟如下：

①、高通量超濾底膜的制備：

將聚合物、無機(jī)鹽、有機(jī)小分子造孔劑溶于有機(jī)溶劑中配置成制膜液，并制成厚度為50～700μm的液膜，其中，聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8～35wt.％，無機(jī)鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～15wt.％，有機(jī)小分子造孔劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～15wt.％；將液膜在空氣中放置10s～30min后，浸沒在去離子水中1～30min；取出膜片，將其浸泡于新鮮的去離子水中進(jìn)行充分的溶劑交換，得到高通量超濾底膜；

②、原位界面聚合反應(yīng)：