[發明專利]一種復合納濾膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110465718.8
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN115245757B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 劉軼群;李煜;潘國元;張楊;于浩;趙慕華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00;C02F1/44;B01D61/02
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 鮮瑩

本發明公開了一種復合納濾膜及其制備方法和應用。所述納濾膜依次包括底層、多孔支撐層和活性分離層，所述活性分離層為聚酰胺層，其中，所述多孔支撐層分為子層和表層，所述表層為窄孔徑分布的小孔結構，所述子層與底層貼合、且為高度貫通的三維網絡多孔結構。所述多孔支撐層通過霧化預處理輔助非溶劑誘導相分離法制備得到。本發明制備得到的納濾膜具有優異的滲透截留性能，制備工藝方便簡單，可實現連續化制備，容易工業化，在水處理、生物、醫藥、能源等領域有廣泛的應用，極具工業應用前景。

技術領域

本發明涉及分離膜領域，具體地說，是涉及一種具有高貫通多孔結構支撐層的復合納濾膜及其制備方法和該納濾膜在水處理過程中的應用。

背景技術

納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅動膜分離過程，納濾膜的孔徑范圍在幾納米左右，對單價離子和分子量小于200的有機物脫除較差，而對二價或多價離子及分子量介于200～500之間的有機物有較高的脫除率。可廣泛地用于淡水軟化、海水軟化、飲用水凈化、水質改善、油水分離、廢水處理及回收利用，以及染料、抗生素、多肽和多糖等化工制品的分級、純化及濃縮等領域。

復合膜是近年來開發的一種新型分離膜，商業納濾膜目前大多為復合膜，它是由很薄且致密的功能分離層與微孔支撐層復合而成。通常是先制備多孔支撐膜，然后再在其表面形成一層非常薄的致密分離層。復合膜的綜合性能受到分離層和支撐層的影響，分離表層對分離起主導作用，而支撐層則有利于降低流體阻力并且增加膜支撐強度，在整個復合膜中起到了至關重要的作用，其形貌結構與滲透性能直接決定了整個復合膜的滲透性能。現有的高分子材質復合膜支撐層多為采用溶液相轉化法制得的不對稱多孔膜，由該方法所制備的支撐層一般厚度較大，孔隙率較小并且所形成的微孔之間多是閉孔結構，這將直接導致復合膜過濾時水通量較低。為了增加支撐層的孔隙率，近年來，采用高孔隙率、高貫通多孔結構的基膜為支撐層制備的復合膜通量得到了顯著的提高。文獻《EnvironmentalScienceTechnology,2005(39):7?684-7?691》中報道：與傳統的商用復合納濾膜相比較，由靜電紡絲納米纖維多孔膜和功能涂層組成的超薄納米纖維基復合濾膜在保證高截留率的前提下，水滲透通量可提高10倍之多。中國專利(CN106582297A)以表面涂覆有多孔載體層的長方體狀鋼絲網作為制備納濾膜，制備得到的納濾膜擁有良好的滲透性和截留性，膜層間過濾更加高效。然而，納米纖維及金屬骨架多孔基膜(CN110280222A)的高孔隙率和相互貫通的大孔結構，在顯著改善流通性的同時，容易造成在制備復合膜的過程中存在界面聚合單體溶液下滲或涂覆涂層厚度控制困難等技術問題，不能形成完整的分離層結構，難以實現規模化的工業應用。此外，納米纖維基支撐層的制備仍然面臨許多需要解決的問題，包括制膜成本及制膜效率，高質量納米纖維和納米纖維基復合材料的規模化制備，適合靜電紡絲材料的選取，功能化所需的物理化學手段以及精細的制備方法的完善和改進等。

因此，開發簡單高效的方法制備出具有高孔隙率、高貫通結構支撐層的納濾復合膜具有十分重要的現實意義和商業價值。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的存在的上述問題，而提供一種具有高貫通多孔結構支撐層的復合納濾膜及其制備方法，以及該復合納濾膜在水處理領域中的應用。

本發明目的之一在于提供一種復合納濾膜，依次包括底層、多孔支撐層和活性分離層，所述活性分離層為聚酰胺層，其中，所述多孔支撐層分為子層和表層，所述表層為窄孔徑分布的小孔結構，所述子層與底層貼合、且為高度貫通的三維網絡多孔結構。

所述復合納濾膜包含底層、多孔支撐層和活性分離層三層結構，其中多孔支撐層位于底層和活性分離層之間，主要提供機械強度和流體傳輸通道；活性分離層主要起分離篩分作用。

所述底層的材料可以包括但不限于：無紡布、有紡布、聚酯篩網、靜電紡絲膜等多孔支撐材料。

所述活性分離層是由含有兩個或兩個以上氨基的胺類化合物和含有兩個或兩個以上酰氯基的酰氯化合物在多孔支撐層上通過界面聚合反應形成的。