[發明專利]一種具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110687806.2
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113289492A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王亮;趙斌;郭志強;申沛鑫;錢怡冉
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D69/12;C02F1/44
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 盛影影

本發明提供了一種具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜及其制備方法，將異形微米級顆粒作為基膜上的儲水位點，能夠以水滴的形式在基膜表面保留水相組分，為界面聚合反應提供了優于膜孔的反應條件，減少了傳質、傳熱和能量傳遞時的局限，從而有利于無缺陷聚酰胺薄層的形成。異型微米顆粒的存在支撐起分離層，在分離層與基膜形成空腔結構，避免聚酰胺向膜孔的滲入，從而得到高效輸水通路，得到含空腔結構的復合納濾膜，此空腔結構可以為水提供良好的水傳輸通道，同時減輕水阻力，保護基膜膜孔，提高水的滲透性，并且不影響膜的選擇性能，最終在基膜表面實現了擁有空腔結構的復合納濾膜，實現膜性能的提升。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，涉及一種復合納濾膜及其制備方法，具體涉及一種具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜制備方法。

背景技術

隨著社會發展的趨勢，近代工業及產業的快速發展，導致水污染問題越發嚴重，水資源短缺問題也日益突出。為了解決水短缺和污染問題，分離技術已經被證明是水處理技術中特別高效的技術。

納濾膜技術是一種節能環保的新型分離技術，其以選擇性納濾膜為分離介質，在壓力差的作用下，通過篩分效應和介電效應能夠選擇性地分離高價無機鹽和水，進而達到分離提純的目的。此方法與傳統的分離方法相比，具有顯著的經濟效應優勢，且分離效率高、操作方便、占地面積小、易于放大集成。

所以，由于通量高，操作壓力低等特點，納濾膜技術在過去中得到蓬勃發展，納濾膜通過介電效應和篩分效應對進料液中不同組分進行分離。由于滲透性和選擇性之間的平衡的問題，膜在過濾效率方面存在很大的挑戰。為了使滲透性和選擇性效益最大化，進一步提高水處理效率，降低運行成本，拓寬納濾膜的應用范圍，迫切需要具有較高的選擇性的納濾膜。

納濾膜主要是通過在機械堅固的膜基底表面進行界面聚合來制造的。基膜上方的聚酰胺層是通過水相二胺單體和有機相單體之間的界面反應合成的。由于界面反應是一個擴散-反應過程，合理控制水相單體的擴散速率和擴散位置可以開發高滲透性聚酰胺。制備傳統納濾膜時由于水相單體無法控制，可能導致單體浸入膜孔，從而在基膜膜孔內發生界面反應，導致堵塞膜孔，聚酰胺層和基膜產生牢固的“互鎖效應”，增加水的傳質阻力，降低水的滲透性。因其復雜性和不可控性嚴重限制了納濾膜的發展。

公開號為CN103831026A的中國專利公開了一種中空纖維復合納濾膜的制備方法，利用均苯三甲酰氯與哌嗪或間苯二胺的界面聚合反應在聚砜材質的中空纖維超濾膜上構建了聚酰胺結構的分離層。

公開號為CN105498547A的中國專利公開了一種中空纖維復合納濾膜的制備方法，將碳納米管等填料加入界面聚合反應中，從而使之包埋在納濾膜的分離層中，提升了納濾膜的性能。

但是上述技術并未聚酰胺層和基膜產生牢固的“互鎖效應”，增加水的傳質阻力，降低水的滲透性。

發明內容

本發明的第一個目的是為了解決現有聚酰胺層和基膜產生牢固的“互鎖效應”，增加水的傳質阻力，降低水的滲透性的缺陷而提供一種減輕水阻力，保護基膜膜孔，提高水的滲透性，并且不影響膜的選擇性能的具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜。

本發明的第二個目的是為了提供該具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種具有高效輸水通路結構的高性能納濾膜，所述高性能納濾膜由支撐基膜、親水異形微米顆粒和分離層復合制得，所述親水異形微米顆粒離散分布于支撐基膜表面；所述分離層采用界面聚合法形成，界面聚合所用的單體包括水相單體和有機相單體，水相單體在支撐基膜表面發生界面反應，得到空腔結構的高性能納濾膜。