[發明專利]一種復合納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201911317125.6
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110917897B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 苗晶;何遠濤;洪鑫軍;江志彬
• 申請（專利權）人: 中化(寧波)潤沃膜科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

本發明提供一種復合納濾膜及其制備方法，所述復合納濾膜包括超濾基膜和表面活性層，所述表面活性層包括殼聚糖季銨鹽、β?環糊精與交聯劑的反應產物。本發明的制備復合納濾膜的方法包括：(1)使用表面活性層溶液處理超濾基膜；和(2)形成表面活性層。本發明采用共混或表面修飾搭配交聯或界面聚合的方法制備復合納濾膜，條件可控、操作簡單，后續熱處理條件可調，可實現連續化生產，有產業化前景。本發明的復合納濾膜親水性好、水通量較高、抗污染性好、對重金屬離子具有良好的截留性能、材料環境友好、成本較低、無毒且具有一定的抑菌性能。

技術領域

本發明屬于膜技術領域，具體涉及一種復合納濾膜及其制備方法。

背景技術

納濾(NF)是介于反滲透(RO)與超濾(UF)之間的一種壓力驅動型膜分離技術，用于分子大小約為1nm的溶解組分的分離。由于NF膜達到同樣的滲透通量所需施加的壓差比與RO膜相比低0.5-3MPa，故NF膜又稱為“疏松型反滲透膜”或“低壓反滲透膜”。

相比于反滲透，納濾技術具有低能耗、低投資、低維護費用、易于操作、通量較高等優點，廣泛應用于去除二價/多價離子、有用物質回收及濃縮，如食品、化工、醫藥、海水淡化、污水處理、水質凈化等領域。納濾膜是進行海水和苦咸水淡化、地下水的軟化和被污染水中的低分子有機物脫除的重要材料，對于水資源開發利用、改善人們生存環境和生活質量、實現可持續發展有著重要意義。

絕大部分的商品化納濾膜是聚酰胺(PA)復合膜，即在超濾基膜的表面上復合一具有納濾截留性能的活性層。商品化聚酰胺復合膜的制備采用界面聚合方法，即單/二/多元胺與酰氯在水相和油相界面上發生反應，經后續處理工序后獲得。

納濾膜截留性能決定于三種作用的協同效應：孔徑篩分、電荷排斥以及溶解-擴散作用。但聚酰胺復合膜僅荷微弱負電荷，對無機離子的電荷排斥作用較微弱，主要依賴于孔徑篩分作用。因此，與以聚電解質為表面活性層材料的復合納濾膜相比，聚酰胺復合納濾膜的水通量一般較低。

環糊精(Cyclodextrin，CD)是直鏈淀粉在由芽孢桿菌產生的環糊精葡萄糖基轉移酶作用下生成的一系列環狀低聚糖的總稱，通常含有6-12個D-吡喃葡萄糖單元。β-環糊精(β-CD)為含有7個葡萄糖單元的分子，其表面有大量羥基，內部為空腔結構；組成環糊精的葡萄糖單元以亞甲基向下、羥基向上翹著的方式排列，形成環內疏水、環外親水的錐狀結構，具有較好親水性。

β-環糊精價格低廉，其空腔結構直徑為幾埃，可讓水分子通過，可以用于制造水通道。β-環糊精具有較高的親水性，可以采用與表面活性層材料共混，或與交聯反應/界面聚合后的殘余官能團/酰氯進行反應以做表面修飾，用來提高復合納濾膜親水性和通量。

發明內容

為了解決商品化聚酰胺復合納濾膜親水性和體積電荷密度絕對值較低的問題，本發明提供一種具有較高親水性和體積電荷密度絕對值的殼聚糖季銨鹽/β-環糊精的荷正電復合納濾膜及其制備方法。

具體而言，本發明提供一種殼聚糖季銨鹽/β-環糊精復合納濾膜，所述復合納濾膜包括超濾基膜和表面活性層，所述表面活性層包括殼聚糖季銨鹽、β-環糊精與交聯劑的反應產物。

在一個或多個實施方案中，所述超濾基膜的材質為聚乙烯、聚丙烯、聚砜、磺化聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚砜酰胺、聚醚酮、聚脂肪酰胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺中的一種或多種的組合。

在一個或多個實施方案中，所述超濾基膜的截留分子量為5,000-100,000Da，優選為10,000-50,000Da。

在一個或多個實施方案中，所述交聯劑選自二醛、二異氰酸酯、環氧化合物、有機二酸、二/多元酰氯、三聚氯氰和三聚氯氰衍生物。

在一個或多個實施方案中，所述復合納濾膜的孔徑為0.3-1.09nm。