[發明專利]一種聚酰胺納濾膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010948108.9
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112108020B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 羅建泉;萬印華;陳向榮;馮世超;王敬宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/56;B01D71/26;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種聚酰胺納濾膜及其制備方法和應用，所述制備方法包括：(1)用活化劑對聚酰胺基膜進行活化，得到活化聚酰胺基膜；(2)用氨基化合物對步驟(1)得到的活化聚酰胺基膜進行接枝，得到所述聚酰胺納濾膜。所述制備方法具有工藝簡單、操作方便等優點；制備得到的聚酰胺納濾膜一方面表面大孔數少，平均孔徑小，且對有機小分子的截留率高；另一方面電負性低、對一價無機鹽的截留率低；所述聚酰胺納濾膜還具有優異的耐堿溶脹性能和化學穩定性，工業化應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于分離膜技術領域，具體涉及一種聚酰胺納濾膜及其制備方法和應用。

背景技術

聚酰胺納濾膜由于其制備工藝簡單、孔徑小、水滲透通量高、抗污染性強等優勢，成為目前工業應用最為成功的納濾膜，已被廣泛應用于飲用水處理、廢水資源化、生物產品脫色、小分子脫鹽等領域。采用間苯二胺或哌嗪與均苯三甲酰氯單體在油水兩相界面發生快速聚合，在聚砜超濾膜基底上形成一層一微米以下的超薄聚酰胺分離層進而形成聚酰胺納濾膜，但是由于分離層表面殘余的酰氯基團會在膜片洗滌階段或使用過程中水解成羧基，導致膜表面的交聯度和分離層孔徑分布不均，造成有機小分子截留率下降；同時使聚酰胺納濾膜表膜面具有較高的負電性，增加了無機鹽的截留率；因此，在分離分子量小于300Da的有機小分子和一價鹽時效果不佳。

對納濾膜進行改性是提高其分離選擇性的常用手段，目前大部分的納濾膜改性技術都集中在對納濾膜進行表面電荷調控，來提高其對無機鹽的截留率。CN109692585A公開了一種納濾膜表面改性方法，所述納濾膜的聚哌嗪酰胺分離層與含環氧基團的銨鹽反應，使得所述含環氧基團的銨鹽中的環氧基團與膜面氨基發生共價連接，提高了納濾膜的親水性和荷正電性，增加了納濾膜對二價陽離子的截留率。但是這種改性后的納濾膜對于分離分子量小于300Da的有機小分子和一價鹽的效果仍有待提高。CN110026091A公開了一種離子液體改性的荷正電納濾膜的制備方法，所述荷正電納濾膜通過初生聚酰胺層表面殘留的酰氯基團與氨基功能化離子液體進行酰胺化反應制得，得到的荷正電納濾膜可用于鹽湖鹵水中的鎂鋰分離，具有制備方法簡單，成本低廉等優勢，在鹽湖提鋰方面具有良好的工業化應用前景。CN110052179A公開了一種抗污染復合納濾膜的制備方法，所述抗污染納濾膜通過將主鏈中含有醚鍵的非離子類親水基聚合物與初生的聚酰胺納濾膜表面殘余酰氯基團發生共價連接制備而成，改性納濾膜表面光滑、粗糙度降低、表面殘留羧基數量減少，大幅提高了納濾膜的抗污染性能和對于有機小分子的截留率。上述兩種納濾膜改性方法都是通過改變膜表面電荷或親水性，進而提高納濾膜的分離效率，但是改性后的聚酰胺納濾膜在pH大于11的堿性環境下仍會發生溶脹，經堿清洗后對有機小分子的截留率會發生顯著下降，同時小分子污染物容易進入納濾膜孔內對其形成不可逆污染。

因此，開發一種具有耐堿溶脹性能和化學清洗穩定性的聚酰胺納濾膜，用于提高有機小分子和一價無機鹽的分離選擇性，具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種聚酰胺納濾膜及其制備方法和應用，通過對聚酰胺基膜專一性活化、接枝氨基化合物等步驟，得到了一種耐堿溶脹性能和化學清洗穩定性優異的聚酰胺納濾膜，所述聚酰胺納濾膜有助于提高有機小分子和一價無機鹽的分離選擇性，滿足工業化應用。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種聚酰胺納濾膜的制備方法，所述制備方法包含如下步驟：

(1)用活化劑對聚酰胺基膜進行活化，得到活化聚酰胺基膜；

(2)用氨基化合物對步驟(1)得到的活化聚酰胺基膜進行接枝，得到所述聚酰胺納濾膜。