[發明專利]一種混合荷電納濾膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210234028.6
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114471197B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 羅建泉;任玉靈;陳楚龍;萬印華;陳向榮;馮世超
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;浙江美易膜科技有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/02;B01D69/10;B01D67/00;B01D61/02;C02F1/44
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明涉及一種混合荷電納濾膜及其制備方法和應用，所述混合荷電納濾膜包括多孔支撐膜和負載于所述多孔支撐膜上的活性分離層；所述活性分離層包括經后處理改性的水相反應物和油相反應物的界面聚合產物；所述后處理改性包括含有至少兩個胺基官能團的聚合物的堿溶液浸泡和交聯反應；所述活性分離層在同一水平線上具有正電荷域和負電荷域交替分布。本發明所述混合荷電納濾膜具有橫向表面電荷分布和均一孔徑分布，提高了小分子有機物和無機鹽的分離效率，具有優異的抗污染性能，同時制備方法簡單易控，重現性較好。

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，尤其涉及一種混合荷電納濾膜及其制備方法和應用。

背景技術

高鹽工業廢水主要來源于海水淡化濃縮液、工業生產直接排放和廢水循環利用累積，具有含鹽量高、氨氮含量高，可處理性差等特征。以煤化工、焦化和印染廢水為例，其中難降解有機物主要有苯酚、吡啶、聯苯、多環芳烴、脂肪酸、染料等，無機鹽主要為氯化鈉和硫酸鈉。高鹽廢水如果直接或者稀釋外排，一方面造成水資源和鹽產品浪費，另一方面會對生態環境產生嚴重的危害。而如果直接將其蒸發濃縮，不僅能耗高，且產生大量混鹽固廢。因此高效分離高鹽廢水中的有機物和無機鹽是實現其零排放和資源化的關鍵。

現有的處理方法主要有生物法、氧化法、焚燒法、膜分離法等。生物法需要對廢水進行大量稀釋，造成水資源的浪費；氧化法針對這類高鹽廢水效率過低且工藝成本高；焚燒法則所需能耗過大；近年來，隨著膜技術的快速發展，納濾膜技術日益得到了人們的重視，納濾膜可用于分離小分子有機物和無機鹽，因此也逐漸成為廢水回用的又一主要技術發展方向。

現有技術通常將納濾膜分離技術與現有其他技術相結合來實現高鹽廢水零排放。

CN105621769A公開了一種高鹽廢水的零排放工藝，所述工藝為“納濾+碟管式反滲透+蒸發結晶”的結合。其采用納濾膜分離部分有機物，隨后碟管式反滲透對去除部分有機物后的濃液進行濃縮，最后通過蒸發結晶得到結晶鹽。但是由于現有商品化納濾膜通常表面荷負電，受道南效應影響，其對氯化鈉截留率約為20-70％，對硫酸鈉截留率通常大于90％。所述工藝即使實現了廢水中有機物與氯化鈉的有效分離，但有機物與硫酸鈉混合或積累至截留液，導致蒸發所得鹽類純度不高，無法回收利用，仍會產生危廢。因此，針對現有技術存在的問題，需要進一步提高納濾膜對于高鹽廢水中有機物與無機鹽的分離效率，更好的實現各組分的純化回用。同時，更高分離效率的納濾膜有利于簡化多種工藝相結合的處理步驟，使處理過程更易操作，降低成本。且由于高鹽廢水水質復雜，有機物易造成膜污染及堵塞引起膜性能下降，因此，應進一步提升納濾膜的抗污染性能。

CN113769586A公開了一種疏松納濾膜制備方法，所述方法為通過精準調控涂覆液配方，利用在線涂覆裝置，采用相轉化法制備得到雙層中空纖維疏松納濾膜。此納濾膜對無機鹽有較高透過率而對大分子荷電染料有著較高截留率，實現了大分子染料與無機鹽的高效分離。但是其疏松的孔結構無法實現對小分子有機物的高截留。

CN113694740A公開了一種荷正電納濾膜的制備方法，所述方法為采用季銨離子化多胺單體為水相反應物，均苯三甲酰氯為油相反應物，通過界面聚合的方法與均苯三甲酰氯反應制備得到荷正電納濾膜。盡管荷正電納濾膜可以大幅降低硫酸鈉截留率，但是由于其表面荷正電基團易與荷負電小分子有機物發生靜電吸附，不僅會造成其截留率下降還會堵塞膜孔產生嚴重的膜污染。

因此，開發一種具備優異抗污染性能并且分離能力可調的混合荷電納濾膜，用于提高高鹽廢水中有機物和無機鹽的分離效果，具有重要意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種混合荷電納濾膜及其制備方法和應用，所述混合荷電納濾膜不僅提高了小分子有機物與鹽的分離效率，同時抗污染性能大幅提高，能夠有效解決現有技術中納濾膜處理高鹽廢水時分離選擇性不高、易被污染的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：