[發明專利]具有圖案表面的聚酰胺納濾膜及制備方法

有效

• 申請號: 201910669603.3
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN112275140B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 武春瑞;劉四華;薛白;厙景國;史樂;呂曉龍
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D67/00;B01D69/12;B01D71/30;B01D71/34;B01D71/36;B01D71/42;B01D71/56;B01D71/64;B01D71/68;B01D71/76;C02F1/44
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發明提供一種具有圖案表面的聚酰胺納濾膜，其由支撐基膜和具有圖案表面的聚酰胺分離層復合而成；該聚酰胺分離層界面縮聚在支撐基膜表面，聚酰胺分離層表面具有圖案；通過對界面聚合反應體系和工藝參數微調控，調整初生聚合物薄膜微結構及分離層生長過程，在多孔基膜表面誘導出具有圖案形貌的聚酰胺表面，該圖案化表面賦予納濾膜良好的分離性能；制膜方法簡單，便于在連續工業生產中實現，預期在廢水分鹽資源化、海水淡化及飲用水凈化方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種具有圖案表面的聚酰胺納濾膜及制備方法。

背景技術

近年來，膜分離技術得到許多國家的高度重視，因此也得到了迅速發展。納濾膜是在反滲透膜基礎上發展起來的一種新型分離膜，其分離性能和操作壓力介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾膜由于具有在較低的操作壓力下具有較高水通量和高截留率等優點，尤其對多價離子和相對分子量為200～1000道爾頓的小分子有機物具有良好的截留效果，因此在水處理，食品和生物醫藥等領域獲得了廣泛的應用。開發高性能的新型納濾膜對納濾技術的推廣和應用十分關鍵和必要。

納濾膜的制備工藝主要包括L-S相轉化法、轉化法、共混法、層層自組裝法和復合法等，其中，復合法，尤其是界面聚合法是目前制備復合膜最常用的方法，目前商業上通用的復合納濾膜多是通過多元胺和多元酰氯之間的界面縮聚反應制備而成。

盡管納濾技術已經取得巨大進步，但由于界面聚合反應速率極快，復合層結構(包括形貌，交聯度，膜厚等)可控性較差，目前納濾膜仍然存在著高通量和高選擇性不能兼顧的問題。納濾膜中的分離層過于致密或過厚均會顯著降低鹽選擇性和膜通量。因此，如何同時提高納濾膜選擇性和通量是分離膜制備領域的一個重要問題。

目前關于提高納濾膜選擇性和通量的報道大體可分為三類：1)從分子設計角度出發，設計出親水性更好、交聯度可控的復合層。主要方法為設計或遴選親水性更好、荷電性更強、自由體積更大、分子鏈運動性能更強的兩相單體或添加劑；2)制備混合基質膜，即在兩相溶液中添加無機添加劑，主要為二氧化硅納米粒子、碳納米管、纖維素納米晶、氧化石墨烯等，利用其自身的特殊通道或形成的相界面提高膜通量；3)構建中間層，主要方法有在基膜表面構建平整的親水性中間層，通過孔徑較小的親水性中間層調控界面縮聚反應，降低分離層厚度，提高水通量和截留率。

中國專利CN107837689A提供了一種具有超薄分離層的復合納濾膜制備方法，通過在水相中加入多元醇大分子和交聯劑獲得了超薄的分離層，但是由于其使用了添加劑，增加了制膜工藝的復雜程度，并且超薄的分離層因耐久性較差而限制其實際應用。

最近，中國專利CN108079806A提供了一種聚酰胺半透膜制備方法，通過在水相中添加極性大分子和諸多添加劑獲得了表面具有圖靈結構的聚酰胺半透膜，證實表面圖案化有利于提升納濾膜分離性能，為聚酰胺復合膜表面結構設計、提升膜性能提供了有益借鑒。

中國專利CN102219673B提供了一種荷正電復合納濾膜及其制備方法，通過合成3,3′,5,5′-四酰氯二苯甲烷作為有機相單體，以甲苯為有機相溶劑獲得了荷正電納濾膜。可見，特定的反應體系中，通過調控有機相溶劑理化性質可有效調控分離膜結構和性能。

以上方法均為突破納濾膜水通量和選擇性之間的Trade-off效應提供了有益指導，在一定程度上提高了納濾膜的分離性能，但其存在化學合成過程復雜、化學藥品用量大、結構不穩定及經濟性較差等不足，因此限制其規模化應用。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種具有圖案表面的聚酰胺納濾膜及制備方法，通過對多元胺與多元酰氯在多孔支撐基膜表面界面縮聚反應體系和工藝參數微調控，調整初生聚合物薄膜微結構及分離層生長過程，在多孔基膜表面誘導出具有圖案化形貌的聚酰胺表面，該圖案化表面能夠賦予納濾膜良好的分離性能。

本發明的目的是由以下技術方案實現的。