[發明專利]納濾膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310178808.8
• 申請日: 2023-02-28
• 公開（公告）號: CN116510514A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王小??;高亞偉;王志強;張勁松;彭贊國
• 申請（專利權）人: 清華大學;中信環境技術有限公司
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 崔彤彤

本申請涉及水處理膜技術領域，特別是涉及一種納濾膜及其制備方法和應用。納濾膜的制備方法包括以下步驟：對多元胺進行質子化處理；使質子化后的多元胺與多元酰氯發生界面聚合反應，制備納濾膜。本申請提供的納濾膜具有較高的透水系數且可以實現選擇性截留。

技術領域

本申請涉及水處理膜技術領域，特別是涉及一種納濾膜及其制備方法和應用。

背景技術

由于對健康飲用水的需求和對微污染物危害與分布的清醒認識，飲用水處理領域越來越重視對微污染物的去除。而且乙草胺、2-甲基異莰醇、土臭素和高氯酸鹽等組分已被列為強制性的飲用水水質指標，這也促成了膜處理技術以集中式處理水廠或家用式處理設施的方式迅速推廣。尤其，納濾技術使用低壓、高透水性的納濾膜，且對微污染物保持有較高的截留能力，適用于飲用水處理，顯示出了廣闊的市場前景。

此外，不同的地域環境及氣候類型使得原水和飲用水水質千差萬別，面對不同需求需要提供功效不同的水處理膜，比如，水體中的礦物元素濃度需調控在適宜濃度范圍內，當礦物元素濃度過高時，在水處理過程中需要去除一定量的礦物元素；而當礦物元素濃度過低時，又需要保留大多數礦物元素。而且有些水體中還含有重金屬等污染物，對人體健康具有較大危害，在水處理過程中需去除。

納濾膜是納濾技術的核心，所以納濾膜的高透水系數會顯著降低水處理設備的操作壓力和能耗，而高效截留有毒有害物質可保證飲用水的安全與健康，但二者存在權衡(trade-off)關系。納濾膜需要小的膜孔徑來獲得高的截留性能但會損失透水性能。同時，對礦物離子截留能力的調控也是納濾膜開發和制備的難點。

采用常規界面聚合方法制備納濾膜過程中，通過調控單體(如多元胺與多元酰氯)的濃度與比例，僅可以單一地改善透水系數或者縮小膜孔徑，而無法實現兩者的協同調節。而借助于中間層、二維材料或預沉積納米顆粒調控界面聚合，雖然可以有利于膜透水性的提高，但是容易造成分離層的剝離，難以進行實際應用。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高透水系數且可以實現選擇性截留的納濾膜及其制備方法和應用。

第一方面，本申請提供一種納濾膜的制備方法，包括以下步驟：

對多元胺進行質子化處理；以及

使質子化后的多元胺與多元酰氯發生界面聚合反應，制備納濾膜。

在一些實施方式中，所述質子化后多元胺的pH值大于等于8.5且小于所述多元胺的pH值。

在一些實施方式中，所述質子化處理所采用的質子供體包括無機鹽、無機酸、有機酸及酸性離子液體中的一種或多種；

可選地，所述無機鹽包括碳酸氫鹽、亞硫酸鹽、磷酸氫鹽、亞磷酸氫鹽及硫酸氫鹽中的一種或多種；

可選地，所述無機酸包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸及氨基磺酸中的一種或多種；

可選地，所述有機酸包括苯甲酸、乙酸及樟腦磺酸中的一種或多種；

可選地，所述酸性離子液體包括1-(3-丙基磺酸)-3-甲基咪唑氯化物、(4-丁基磺酸)-三乙基硫酸氫銨及二乙基甲基硫酸氫銨中的一種或多種。

在一些實施方式中，所述多元胺包括哌嗪、均苯三胺、間苯二胺、對苯二胺、支化聚乙烯亞胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺及戊二胺中的一種或多種。

在一些實施方式中，所述多元酰氯包括均苯三甲酰氯、對苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯及鄰苯二甲酰氯中的一種或多種。

在一些實施方式中，所述使質子化后的多元胺與多元酰氯發生界面聚合反應的步驟包括：

將聚合物基膜置于包括所述質子化后的多元胺的溶液中浸潤；

將多元酰氯溶液涂覆在浸潤有所述質子化后的多元胺的溶液的聚合物基膜的表面。