[發明專利]一種薄膜復合納濾膜及其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011609585.9
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN114682103B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 朱玉長;靳健;張留夫
• 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: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D61/00;B01D69/10;B01D67/00;C02F1/44;C02F5/00;C02F103/08;C02F101/20;C02F101/10
• 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

本發明公開了一種薄膜復合納濾膜及其制備方法及其應用。所述制備方法包括：提供胺單體溶液，以胺單體溶液充分浸潤多孔支撐基底表面，干燥后置于有機相溶劑中使胺單體進行預擴散；以及，向所述有機相溶劑中加入多元酰氯單體溶液，并使所述胺單體和多元酰氯單體在所述多孔支撐基底表面進行預擴散界面聚合反應并生成聚酰胺活性分離層，從而獲得薄膜復合納濾膜。所述薄膜復合納濾膜包括依次層疊的支撐層和聚酰胺活性分離層。本發明提供的薄膜復合納濾膜采用預擴散界面聚合的方法制備，制備方法較簡單，高鹽截留能力和高的離子選擇性使得后處理工序簡化節約生產成本，可實現離子的高效去除和選擇性篩分，具有工業應用價值。

技術領域

本發明涉及一種納濾膜，尤其涉及一種高離子選擇性薄膜復合納濾膜及其制備方法，以及該納濾膜在脫鹽領域的應用，屬于材料技術領域。

背景技術

脫鹽廣泛存在于工業高鹽廢水回用、海水淡化、鹽湖提鋰、重金屬處理、離子篩分以及苦咸水軟化領域，傳統脫鹽技術主要有蒸餾、電滲析、樹脂吸附、石灰-純堿沉淀、離子交換等方法，但具有能耗高、操作繁雜、環境污染的缺點。基于此，納濾作為一種介于超濾和反滲透之間的壓力驅動膜技術，可透過溶劑分子和低價離子而截留多價離子和部分有機溶質，由于其能效高、占地面積小、無二次污染的特點，在脫鹽領域擁有很大優勢和應用前景。膜材料是納濾技術的核心，目前商業化最成功的主要是薄膜復合膜，其以超濾膜為支撐層，通過胺單體與酰氯單體在其上進行界面聚合反應制備得到。但在界面聚合過程中，胺單體較小的擴散速率和單體極大的反應活性之間的不匹配，導致成膜不均勻、活性層中存在較多缺陷，使膜的孔徑分布變寬、鹽截留性能下降、離子選擇性變差，在實際應用中增加了后處理的難度和成本，進而制約了納濾膜技術在脫鹽工業中的進一步發展和應用。為了減少活性層缺陷，提高鹽截留和離子選擇性，通常采用摻雜或者更換、修飾超濾基底來調控單體擴散的方式實現，但同時也帶來了額外的成本和膜性能穩定性、重現性的損失。因此從界面聚合反應過程出發，設計新型界面聚合方法，對于開發出高脫鹽性能納濾膜具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高鹽截留和高離子選擇性的薄膜復合納濾膜，以及為制備高鹽截留和高離子選擇性的納濾膜，提供一種新型界面聚合方法，以解決現有技術中的難題。

本發明的另一目的還在于提供該方法制備的薄膜復合納濾膜在脫鹽領域的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種薄膜復合納濾膜的制備方法，其包括：

提供胺單體溶液；

以胺單體溶液充分浸潤多孔支撐基底表面，干燥后置于有機相溶劑中使胺單體進行預擴散；以及，

向所述有機相溶劑中加入多元酰氯單體溶液，并使所述胺單體和多元酰氯單體在所述多孔支撐基底表面進行預擴散界面聚合反應并生成聚酰胺活性分離層，從而獲得薄膜復合納濾膜。

在一些實施例中，所述制備方法具體包括：

在溫度為20～30℃的條件下，以所述胺單體溶液充分浸潤多孔支撐基底表面30～300s，并干燥；

以所述有機相溶劑充分浸潤所述多孔支撐基底表面30～300s；以及，

將所述多元酰氯單體溶液施加于所述有機相溶劑中，使所述胺單體和多元酰氯單體在所述多孔支撐基底表面進行預擴散界面聚合反應30～300s，之后進行退火處理，獲得所述薄膜復合納濾膜。

本發明實施例還提供了由前述方法制備的薄膜復合納濾膜，其包括依次層疊的多孔支撐層和聚酰胺活性分離層。

進一步地，所述薄膜復合納濾膜在4bar壓力錯流條件下對1000ppm鹽溶液的水通量在16.8L·m^-2·h^-1以上，優選在25.6L·m^-2·h^-1以上。