[發(fā)明專利]耐酸復(fù)合納濾膜及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110832858.4
• 申請(qǐng)日: 2021-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN113559728A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯培;沈廣勇;邵萌孟;孫蒙蒙;孟祥欽;柳艷敏;劉賢豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)樂凱集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/76
• 分類號(hào): B01D71/76;B01D71/68;B01D69/12
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙麗婷

本發(fā)明公開了耐酸復(fù)合納濾膜及其制備方法。其中該制備方法包括：(1)使多孔支撐層與含有多元胺的水相溶液接觸，并進(jìn)行干燥；(2)使步驟(1)得到的多孔支撐層與具有磺酰氯和多元酰氯單體的有機(jī)相溶液接觸，并進(jìn)行干燥；(3)對(duì)步驟(2)得到的多孔支撐層進(jìn)行熱處理，以便得到耐酸復(fù)合納濾膜。該方法不僅工藝簡(jiǎn)單，還能夠有效地解決聚磺酰胺納濾膜功能層疏松及表面粗糙的問題，提高其脫鹽性能和水通量，并保證其耐酸性，同時(shí)，制得的耐酸復(fù)合納濾膜的性能穩(wěn)定性也較好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納濾膜領(lǐng)域，具體而言，涉及耐酸復(fù)合納濾膜及其制備方法。

背景技術(shù)

在水處理領(lǐng)域，納濾是一種介于超濾與反滲透之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程，膜孔徑為納米級(jí)，對(duì)多價(jià)離子及分子量在200～1000的有機(jī)物具有較好的脫除作用，大多納濾膜在酸性條件下帶正電，而在中性或堿性條件下帶負(fù)電，這些表面電荷就賦予納濾膜具有獨(dú)特的分離優(yōu)勢(shì)。納濾分離技術(shù)作為膜技術(shù)中的一個(gè)新興的分支，由于納濾膜自身的孔徑及荷電性能比效獨(dú)特，在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中的效用與日俱增，在水處理、電子、化工、醫(yī)藥及食品等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而在實(shí)際的化工生產(chǎn)過程中，強(qiáng)酸性待處理液在工業(yè)領(lǐng)域較為常見。

目前市場(chǎng)上主流的復(fù)合納濾膜的表面功能層仍是基于1,3,5-苯三甲酰氯和哌嗪通過界面聚合反應(yīng)形成的聚哌嗪酰胺交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，pH的耐受范圍一般為2～10。在處理強(qiáng)酸性料液時(shí)，尤其是長(zhǎng)期處理過程會(huì)造成膜表面功能層中酰胺鍵發(fā)生質(zhì)子化，致使酰胺鍵的水解斷裂及膜微觀結(jié)構(gòu)劣化，導(dǎo)致膜的高度降解，機(jī)械強(qiáng)度大幅衰減，膜的分離性能下降，制約了聚哌嗪酰胺納濾膜在酸性環(huán)境下的應(yīng)用，而頻繁的更換分離膜也會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本。因此，開發(fā)性能優(yōu)異、分離性能良好的新型耐酸性納濾膜對(duì)處理強(qiáng)酸性料液具有深遠(yuǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

本發(fā)明是基于發(fā)明人的以下發(fā)現(xiàn)而完成的：

目前對(duì)于提高耐酸穩(wěn)定性的研究，主要從選擇膜材料和膜表面改性兩方面著手。膜材料的穩(wěn)定性很大程度上決定了分離膜的穩(wěn)定性，即膜材料的選擇是提高納濾膜酸穩(wěn)定性的首要方法。耐酸納濾膜要求具有穩(wěn)定的化學(xué)鍵，在酸性條件下具備一定的抗水解性。由于苯環(huán)、醚鍵、砜基、雜環(huán)等具有較好的化學(xué)惰性，并且由這些化學(xué)鍵所構(gòu)成的高分了常表現(xiàn)出很強(qiáng)的共軛效應(yīng)，因而可做為耐酸膜的選材對(duì)象。此外，高分子鏈上必須帶有一定的極性基團(tuán)(化學(xué)鍵)，以保證所制備的膜具有良好的滲透性能及分離選擇性。

聚磺酰胺類是一種類似于聚酰胺的高分材料，整個(gè)分子具有很強(qiáng)的共軛作用，在酸性條件下，磺酰胺鍵中的氧不易質(zhì)子化，具有優(yōu)異的耐水解性，因此可以使膜的耐酸性有所提高。目前制備耐酸型納濾膜多用磺酰氯單體和多元胺通過界面聚合反應(yīng)制備出具有耐酸性能的納濾膜，但由于聚磺酰胺的合成活性低于聚酰胺，制備的聚磺酰胺納濾膜功能層疏松及表面粗糙，脫鹽性能和水通量達(dá)不到聚哌嗪酰胺納濾膜的水平；而若在多孔支撐層上通過雜環(huán)多元胺和多元萘酰氯進(jìn)行界面聚合反應(yīng)生成聚磺酰胺納濾膜，雖然耐酸性能優(yōu)越，但膜的截留率均不高為70-85％。此外，雖然采用多元胺水溶液和磺酰氯有機(jī)相溶液交替在多孔支撐層表面反復(fù)進(jìn)行層層組裝，并通過熱處理制備納濾膜，可以提高膜的脫鹽性能和耐酸性能，并使粗糙度有一定程度的降低，但膜的通量均不高。

有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種工藝簡(jiǎn)單、能夠有效地解決聚磺酰胺納濾膜功能層疏松及表面粗糙的問題，提高其脫鹽性能和水通量的制備耐酸復(fù)合納濾膜的方法。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備耐酸復(fù)合納濾膜的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

(1)使多孔支撐層與含有多元胺的水相溶液接觸，并進(jìn)行干燥；

(2)使步驟(1)得到的多孔支撐層與具有磺酰氯和多元酰氯單體的有機(jī)相溶液接觸，并進(jìn)行干燥；

(3)對(duì)步驟(2)得到的多孔支撐層進(jìn)行熱處理，以便得到耐酸復(fù)合納濾膜。