[發(fā)明專利]靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910945310.3
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN110559859A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長坤;趙麗華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D61/00
• 分類號(hào): B01D61/00;B01D65/02;B01D65/10;B01D67/00;B01D71/34;B01D71/42;B01D71/48
• 代理公司: 44343 深圳市明日今典知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王杰輝

本發(fā)明公開了一種靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜及其制備方法，該正滲透膜包括中間的靜電紡絲納米纖維基膜層和位于基膜層上下兩側(cè)的聚酰胺皮層。制備方法為：將高聚物溶于溶劑中制得紡絲液；對(duì)紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，得到靜電紡絲納米纖維基膜；在靜電紡絲納米纖維基膜上下表面進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，最終得到以靜電紡絲納米纖維為基膜、具有雙皮層結(jié)構(gòu)的靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是靜電紡絲納米纖維的高孔隙率和三維貫通孔結(jié)構(gòu)可以有效緩解基膜內(nèi)的內(nèi)濃差極化現(xiàn)象，提高正滲透膜的水通量；而雙皮層結(jié)構(gòu)可以有效阻止原料液中的溶質(zhì)進(jìn)入基膜層，賦予膜表面優(yōu)異的抗污染性能，從而制得兼具高通量和強(qiáng)抗污的正滲透膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于正滲透膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜及其制備方法。

背景技術(shù)

正滲透(FO)是一種滲透壓驅(qū)動(dòng)膜分離過程，因其不需要外加壓力、膜污染程度相對(duì)較輕等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)得到了諸多研究者的關(guān)注。正滲透技術(shù)被譽(yù)為最具潛力的脫鹽和水凈化的新技術(shù)，在水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如海水淡化、飲用水凈化、生活污水回用、工業(yè)廢水處理、垃圾滲濾液處理、藥物和食品濃縮等。盡管近年來正滲透技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但在實(shí)際應(yīng)用中還不夠完善，仍然存在一系列的技術(shù)障礙阻礙了它的工業(yè)發(fā)展，目前還不大可能取代反滲透(RO)技術(shù)的地位。把正滲透技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于工業(yè)過程，其中一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是目前尚未有高性能的正滲透膜，因此在實(shí)際應(yīng)用中面臨諸多亟待解決的問題，如：目前所生產(chǎn)的正滲透膜通量無法同反滲透的高水通量相比；嚴(yán)重的內(nèi)濃差極化現(xiàn)象(ICP)致使過濾效率大大降低；另外，正滲透過程雖不及壓力驅(qū)動(dòng)膜過程中膜污染問題嚴(yán)重，但膜污染現(xiàn)象依舊無法避免，并且由此帶來的膜清洗及膜壽命縮短問題仍然不可忽視。為此，研究開發(fā)高性能正滲透膜，制備出高通量、強(qiáng)抗污的正滲透膜仍是目前研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜及其制備方法，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制得一種具有高通量、強(qiáng)抗污的靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜。

本發(fā)明的靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜，包括靜電紡絲納米纖維組成的基膜層和位于基膜層上下兩側(cè)的聚酰胺皮層(即共有兩層聚酰胺皮層，構(gòu)成雙皮層結(jié)構(gòu))，所述聚酰胺皮層包括在應(yīng)用過程中朝向汲取液側(cè)的致密的第一皮層和朝向原料液側(cè)的疏松的第二皮層。

基膜兩側(cè)的聚酰胺皮層具有不同的致密程度，其中：第一皮層比第二皮層較為致密，可以作為選擇性分離功能層截留汲取液中的溶質(zhì)離子；第二皮層比第一皮層較為疏松，在不明顯增加傳質(zhì)阻力的前提下能夠有效阻止原料液內(nèi)溶質(zhì)進(jìn)入并沉積在基膜內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述基膜層為靜電紡絲納米纖維基膜層；所述聚酰胺皮層是由多元胺化合物的水相溶液和多元酰氯化合物的有機(jī)相溶液在所述基膜層上、下表面進(jìn)行界面聚合反應(yīng)來制備。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種制備上述靜電紡絲納米纖維基雙皮層正滲透膜的方法，包括以下步驟：

①靜電紡絲液的配制：將高聚物加入溶劑中，在指定溫度下攪拌使所述高聚物溶解在所述溶劑中，之后靜置脫泡，制得紡絲液；

②靜電紡絲納米纖維基膜的制備：將步驟①中的紡絲液裝入注射器中，利用靜電紡絲設(shè)備對(duì)所述紡絲液進(jìn)行靜電紡絲，并在收集器上覆蓋一層鋁箔以接收靜電紡絲制得的納米纖維，最后除去鋁箔，得到靜電紡絲納米纖維基膜；

③界面聚合反應(yīng)溶液制備：將兩份多元胺化合物分別溶于兩份去離子水中，攪拌均勻，分別配置成第一水相溶液和第二水相溶液，且第一水相溶液中多元胺化合物的質(zhì)量濃度大于第二水相溶液中多元胺化合物的質(zhì)量濃度；將兩份多元酰氯化合物分別溶于兩份有機(jī)溶劑中，攪拌均勻，分別配置成第一有機(jī)相溶液和第二有機(jī)相溶液，且第一有機(jī)相溶液中多元酰氯化合物的質(zhì)量濃度大于第二有機(jī)相溶液中多元酰氯化合物的質(zhì)量濃度；