[發(fā)明專利]一種高通量納濾膜、其制備方法及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010094909.3
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111229053B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 朱玉長;靳健
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/00;B01D71/56
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種高通量納濾膜、其制備方法及應用。所述制備方法包括：在微濾膜支撐層上設置纖維素納米纖維層，制得纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜；以纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜表面作為包含多元胺單體和鹽的水溶液與包含多元酰氯的有機溶液的水相?油相界面，并使所述多元胺單體和多元酰氯在所述界面處進行界面聚合反應，從而在所述纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜表面形成聚酰胺超薄分離層，再進行退火處理，獲得高通量納濾膜。本發(fā)明的高通量納濾膜改善了傳統(tǒng)底膜浸潤性和孔徑分布均一性，也解決了以往氫氧化鉻納米纖維或碳納米管帶來的生物毒性問題，制備方法較簡單，高通量、高截鹽性能使得脫鹽能耗成本降低，具有工業(yè)應用價值。

技術領域

本發(fā)明涉及一種納濾膜，尤其涉及一種以纖維素納米纖維為中間層的高通量納濾膜及其制備方法，以及該納濾膜在水處理領域中的應用，屬于材料技術領域。

背景技術

納濾是處于超濾和反滲透之間的膜分離技術，主要截留分子量大于200的分子和二價或高價鹽離子，因其選擇性可調、通量高、操作壓力低從而節(jié)約能耗，在污水處理、海水脫鹽預處理等方面有很大的應用前景。目前商業(yè)化的納濾膜主要是以聚砜超濾膜為支撐層，在其上以多元胺和多元酰氯為單體進行界面聚合而得到的復合膜。但是由于傳統(tǒng)聚砜支撐層浸潤性差，孔徑分布不均一等問題導致聚合后的分離層容易有缺陷。故要想得到完整性好的納濾膜，分離層厚度會適當增加，但這也大大降低了納濾膜的通量。因此，提高界面聚合前底膜的親水性和孔徑分布的均一性對納濾膜性能的提升有重大意義。文獻《KaranS,Jiang Z,Livingston A G.Sub–10nm polyamide nanofilms with ultrafast solventtransport for molecular separation[J].Science,2015,348(6241):1347-1351》中提到，利用氫氧化鉻納米纖維抽膜得到的纖維膜作為中間層并進行界面聚合，大大提高了有機溶劑的分離通量。后來，在文獻《Single-Walled Carbon Nanotube Film SupportedNanofiltration Membrane with a Nearly 10nm Thick Polyamide Selective Layerfor High-Flux and High-Rejection Desalination,Small,12,36,5034-5041》中報道在用碳納米管沉積的超濾基底上用哌嗪和均苯三甲酰氯界面聚合，得到了近10nm的超薄聚酰胺層復合納濾膜，其對Na₂SO₄的截留保持在95.9％的同時水通量達到了32Lm^-2h^-1bar^-1。然而，氫氧化鉻納米纖維和碳納米管都具有生物毒性和環(huán)境毒性，而且制作成本較高，限制了其在水處理方面的可持續(xù)性發(fā)展。因此找到一種環(huán)境友好型、無生物毒性且成本低廉的材料作為中間層就具有十分重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種高通量納濾膜及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術中的不足。

本發(fā)明的另一目的還在于提供所述高通量納濾膜在水處理領域中的應用。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種高通量納濾膜的制備方法，其包括：

在微濾膜支撐層上設置纖維素納米纖維層，制得纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜；

以纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜表面作為包含多元胺單體和鹽的水溶液與包含多元酰氯的有機溶液的水相-油相界面，并使所述多元胺單體和多元酰氯在所述界面處進行界面聚合反應，從而在所述纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜表面形成聚酰胺超薄分離層，再進行退火處理，獲得高通量納濾膜。

在一些實施例中，所述制備方法具體包括：

將纖維素納米纖維分散于溶劑中，形成分散液，再以過濾的方式將所述分散液沉積于微濾膜支撐層上，制得纖維素納米纖維/微濾膜復合底膜。