[發明專利]一種用于多價陽離子脫除的高性能荷正電納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202011563117.2
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112742215A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 向豪;周興蒙;姚科;丁偉祥;邵杰;劉濤
• 申請（專利權）人: 恩泰環?？萍迹ǔＶ荩┯邢薰?/a>
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D67/00;B01D71/68
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明公開一種用于多價陽離子脫除的高性能荷正電納濾膜及其制備方法。(1)將聚砜樹脂溶解并攪拌脫氣，得樹脂鑄膜液；(2)將樹脂鑄膜液涂覆于無紡布上，在去離子水中相轉化成孔，得多孔聚砜基膜；(3)在去離子水中加酸和堿，攪拌得弱酸?弱堿緩沖液；(4)在弱酸?弱堿緩沖液中加聚乙烯亞胺和親水性的添加劑，得水相液；(5)將均苯三甲酰氯溶于有機溶劑，攪拌得油相液；(6)裁剪多孔聚砜基膜，在水相液中浸泡；(7)在油相液中聚合；(8)聚合后烘干，得荷正電納濾膜。本發明摒棄傳統哌嗪類胺單體和氫氧化鈉催化劑；以聚乙烯亞胺為聚合單體、弱酸?弱堿緩沖液為催化劑，加入易成膜親水性添加劑，得兼具高脫除率和高通量的納濾膜。

技術領域

本發明涉及納濾膜分離領域，具體涉及一種用于多價陽離子脫除的高性能荷正電納濾膜及其制備方法。

背景技術

納濾膜是一種介于超濾膜(UF)和反滲透膜(RO)之間，由壓力驅動的分離膜。納濾膜的孔徑尺寸為1-2nm，截留分子量為200- 2000Da，分離過程中水、無機鹽和小分子有機物質可以通過，而大分子物質則不能通過。因此，納濾膜也常常被稱之為“疏松型反滲透膜”或“致密型超濾膜”。目前大批量用于廢水零排放、市政用水改造、藥業，食品及電子升級改造。目前納濾相關應用市場每年增長率超過30％，市場對納濾膜產品的需求將快速增加。

目前已經商品化的納濾膜表面大多數呈現荷負電性，伴隨著應用領域的深入，傳統的荷負電性納濾膜已經無法滿足現有的應用需求，尤其在一些特殊分離領域，如藥物分離，食品行業中特殊物質的濃縮和分離，單糖和多糖分離，鹽湖提鋰中鎂和鋰的分離，重金屬的回收，以及家用飲水中鈣鎂離子的凈化等，需要荷正電納濾膜實現分離目的。但目前世界范圍內僅有美國海德能公司一家實現該類膜的工業化生產，CaCl₂脫除率也僅在85％-92％之間。國內的荷正電膜制備仍未形成高效的配方體系，表面荷電改性仍以接枝或涂覆中和為主，制備工藝復雜，造成制備的荷正電納濾膜片普片具有脫鹽率低，水通量低的缺點。尤其在催化劑選擇方面，目前大多數納濾膜選擇使用強堿性的KOH或NaOH等無機金屬堿作為催化劑，該類催化劑雖然可以促進反應進行，但具有如下缺點：(1)無機金屬堿反應過程中難以擴散到油相液中，同時無機堿本身攜帶-OH容易吸收質子酸形成水，從而導致酰氯水解，造成膜片交聯度下降，脫鹽率降低。(2)金屬堿本身攜帶的金屬雜質極易堵塞膜孔，造成通量下降。(3)單一的堿組分穩定性差，料液PH值控制困難，影響工業化生產。

發明內容

本發明的目的提供一種用于多價陽離子脫除的高性能荷正電納濾膜的制備方法，本發明的制備方法簡單，所制得的高性能荷正電納濾膜對荷正電多價陽離子的脫除率高，且水通量高。

本發明是通過如下技術方案實現的：

一種用于多價陽離子脫除的高性能荷正電納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜樹脂溶解并在60-80℃下攪拌脫氣，得到透明均一的樹脂鑄膜液；

(2)以無紡布為基底，將所述樹脂鑄膜液涂覆于所述無紡布上，然后置于去離子水中相轉化成孔，即得到多孔聚砜基膜；

(3)配制弱酸-弱堿催化緩沖液：在去離子水中加入酸和堿并攪拌，得到弱酸-弱堿催化緩沖液；

(4)配制水相液：在所述弱酸-弱堿催化緩沖液中依次加入聚乙烯亞胺和親水性的添加劑并攪拌均勻，得到水相液；

(5)配制油相液：將均苯三甲酰氯溶解于有機溶劑中并攪拌均勻，得到油相液；

(6)裁剪所述多孔聚砜基膜并置于涂膜框中，然后放入所述水相液中浸泡；

(7)將在所述水相液中浸泡后的所述多孔聚砜基膜再放入所述油相液中聚合；