[發明專利]一種貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜及其應用

有效

• 申請號: 202010211400.2
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111437741B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 趙姍姍;宋菲;孟凡剛
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D71/62;B01D71/60;B01D71/28;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02;B01D61/08;C02F1/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 孫鳳俠

本發明公開了一種貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜及其應用。本發明所述納濾膜以聚多巴胺/聚乙烯亞胺的混合溶液、聚陰離子電解質溶液，經過層層自組裝技術，在基膜表面循環涂覆改性1～3次，最后經過交聯反應后制備得到；由于采用具有高親水性的聚多巴胺和聚乙烯亞胺，二者可形成共價鍵，在膜表面形成穩定的涂層，經其涂覆改性后，再采用帶負電的聚苯乙烯磺酸鈉進行涂覆改性，聚苯乙烯磺酸鈉可與帶正電的聚乙烯亞胺發生靜電吸附，同時其分子中的苯環與聚多巴胺分子中的苯環存在π?π堆疊作用，提高了涂層的穩定性，且涂覆的更加均勻，使得制備的納濾膜親水性好、具有高截留率、高抗污染性和高化學穩定性。

技術領域

本發明涉及分離膜技術領域，更具體地，涉及一種貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜及其應用。

背景技術

納濾(NF)是一種介于反滲透(RO)和超濾(UF)之間的壓力驅動膜分離技術。納濾膜的孔徑一般為2nm以下，平均截留分子量(MWCO)為200-1000Da。納濾技術在地下水和地表水的凈化、城鎮污水回用、印染和石化等工業廢水處理、藥物分離、食品濃縮等領域具有廣闊的應用前景，也可作為海水淡化的預處理。與反滲透膜相比，納濾膜的主要特點是低截留單價離子、高截留二價離子和高通量。盡管納濾技術在許多領域具有巨大的應用優勢，膜污染問題一直是限制其推廣應用的主要瓶頸之一。進一步研發具有高通量、高截鹽率和抗污染的納濾膜，實現其在較低壓力條件下運行，是納濾技術推廣應用的關鍵。

層層自組裝技術是常用的納濾膜制備方法。通過將超濾基膜交替置于帶相反電荷的聚電解質溶液中，基于靜電力、疏水力和氫鍵等作用力，使聚電解質交替沉積于超濾膜表面從而形成具有特定功能的納濾膜。與界面聚合方法制備的納濾膜相比，具有較好的親水性和抗污染性。然而，傳統的層層自組裝方法制備的納濾膜選擇層結構往往不穩定，在酸、堿性條件下易溶脹，耐受的pH范圍較窄。例如，聚烯丙胺鹽酸鹽/聚苯乙烯磺酸鈉(PAH/PSS)聚電解質層層自組裝涂層在pH 2的條件下由于PAH的質子化，發生不可逆溶脹，導致涂層厚度增加了380％(K.Itano,J.Choi,M.F.Rubner,Mechanism of the pH-InducedDiscontinuous Swelling/Deswelling Transitions of Poly(allylaminehydrochloride)-Containing Polyelectrolyte Multilayer Films,Macromolecules,2005,38,3450-3460)。對于(PSS/PAH)_2.5納濾膜，在pH 10的溶液中累積浸泡3h后，由于PAH層的去質子化，導致分離層結構變化，MgCl₂的截留率下降了20％(X.Li,C.Liu,W.Yin,T.H.Chong,R.Wang,Design and development of layer-by-layer based low-pressureantifouling nanofiltration membrane used for water reclamation,Journal ofMembrane Science,584(2019)309-323)。

但是，在實際應用過程中，酸、堿化學清洗是常規的膜清洗工藝。因此，進一步提高層層自組裝納濾膜的化學穩定性，對于納濾膜的發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜。本發明所述納濾膜以聚多巴胺/聚乙烯亞胺的混合溶液、聚陰離子電解質溶液，經過層層自組裝技術，在基膜表面循環涂覆改性1～3次，最后經過交聯反應后制備得到；其制備過程簡單、條件溫和，且具有較高的截留率、較強的表面親水性、抗污染性和較強的化學穩定性，可以解決傳統層層自組裝制備的納濾膜穩定性不足，且不耐酸堿的問題。

本發明的另一目的在于提供所述貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜的應用。

本發明的上述目的是通過以下方案予以實現的：

一種貽貝仿生輔助聚電解質層層自組裝的納濾膜，經如下過程制備得到：