一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术提供一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S10、水相和有机相溶液的配置：配置含有多官能多元胺类、反应性羟基聚合物和亲水性聚合物盐的水相溶液；以及配制至少具有两个反应性酰卤基的多官能团酰氯的有机相溶液；S20、界面聚合反应：将超滤膜片固定于玻璃板上，然后将水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10-30s后，再将水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片表面，放置10-30s后，将有机相溶液倒掉；之后放置于40-120℃的烘箱中进行热处理，即制得成品。本发明专利技术的制备方法在提高纳滤膜的水通量的同时，较大程度地拓宽了纳滤膜的脱盐选择性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜处理技术，具体涉及一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术，其操作压力范围在0.2-1.0MPa，截留分子量在200-2000范围内。与超滤膜和反渗透膜相比较，纳滤膜由于具备在较低的操作压力下具有高的水通量和高的截留率的优点，特别是对二价离子和低分子量的有机小分子具有高的截留率(大于98％)，因此被广泛的应用于水处理，医药、食品和生物等行业。纳滤膜的制备工艺主要包括相转化法、稀溶液涂层法、界面聚合法、热诱导相转化法和化学改性法等(其中界面聚合法是最常用)，如目前商业上通用的聚哌嗪酰胺纳滤膜是通过均苯三酰氯或其混合物和哌嗪或其混合物通过界面缩聚制备。尽管纳滤膜技术已经取得了巨大的进步，但是现有的商业化纳滤膜仍然存在品种单一(无法通过同一配方得到)和性能偏低的不足，而且高通量和高脱盐选择的不能兼顾，普遍性能为较低运行压力下膜的通量较低，在通量合适条件下分子截留较低，因此在工业上运行时成本上较高，无法满足实际应用中的长期稳定性需求等不足。针对品种单一的不足，许多研究者往往是简单地通过改变配方体系来实现。如：不少研究者通过水相加入多种反应性多元胺单体或者油相添加多种多元酰氯来实现对整体聚酰胺结构(最主要的是胺类或者酰氯单体活性)的控制，但是基本均是无法使纳滤膜达到很高的水通量。但是这种处理方式一方面达不到对分子的截留率范围的有效扩大，另一方面往往会增加后处理工艺的难度，而造成成本的增加。针对性能偏低的不足，大多数研究者往往选择在反应体系中加入各种添加剂，通过在界面聚合反应中影响反应的交联度或厚度等增加聚酰胺脱盐层的疏松度，从而提高膜的透水量。如：在制备高通量纳滤膜的过程中，通过在水相中添加无机纳米粒子使得膜的有效面积增加，从而实现通量的提升；或者在油相中添加具有与聚酰胺溶解度参数比较接近的如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等在内的非质子性溶剂来控制酰氯的水解程度，从而增加脱盐层的疏松度；或者在后处理工艺中通过化学表面改性的方式(如一些酸类、醇类或者牛磺酸钠的表面改性)来实现通量的提升。但是这种处理方式提升通量的幅度有限，同时由于反应中引入的其他小分子的副反应，导致生成较疏松的脱盐层，脱盐层致密度的降低使得膜的分子截留下降明显，因此带来的膜性能提升效果并不显著。依然针对性能偏低的不足，有研究者通过“首先涂覆亲水性聚合物、阴干后在添加水相溶液并在基础上与油相继续进行界面聚合反应”的方法来改善其性能，但是该方法往往因为基膜与第一层脱盐层的粘结不好导致长期运行后脱盐层的脱落；另外不少研究者通过“酰氯反应得到聚酰胺脱盐层、然后在脱盐层的基础上继续涂覆或者交联亲水性的电中性聚合物”的方法来改善纳滤膜的性能，但是该方法往往使膜的通量下降明显，因此无法做到高通量和高脱盐选择的双重兼顾。而且通过这些方法所制得的纳滤膜膜片性能衰减严重，无法满足实际长期性的生产，即纳滤膜的长期稳定性不能保证。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法，旨在改善纳滤膜的水通量和脱盐率选择性。本专利技术采用的技术方案具体为：一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S10、水相和有机相溶液的配置：配置含有多官能多元胺类、反应性羟基聚合物和亲水性聚合物盐的水相溶液；以及配制至少具有两个反应性酰卤基的多官能团酰氯的有机相溶液；S20、界面聚合反应：将超滤膜片固定于玻璃板上，然后将水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10-30s后，再将水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片表面，放置10-30s后，将有机相溶液倒掉；之后放置于40-120℃的烘箱中进行热处理，即制得成品。在上述高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法中，所述反应性羟基聚合物为含有至少两个反应性羟基的聚合物。在上述高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法中，所述反应性羟基聚合物为聚酯二元醇、聚酯多元醇、聚乙烯醇、聚乙二醇，2-氨基乙醇、3氨基-乙氧基乙醇、2,6-二氨基-4-羟基嘧啶或者壳聚糖。在上述高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法中，所述亲水性聚合物盐为含有至少两个亲水性基团的聚合物盐。在上述高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法中，所述亲水性聚合物盐为聚乙烯醇硫酸铵、聚乙烯醇磷酸铵或者聚乙烯醇硝酸铵。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的制备方法通过界面聚合反应水相溶液中添加包括亲水性基团聚合物、亲水性聚合物盐和多元胺在内的改性剂，使得聚酰胺膜结构中含有多孔载体、高亲水性、聚合物盐离子和端基低反应活性等基团，制得的纳滤膜在保证高的水通量同时，可以明显提高膜对于盐离子的选择性，得到高脱盐和较宽的脱盐选择范围，而且亲水性基团的引入也改进了膜的抗污染性能；由于多个亲水性基团聚合物(改性剂)的引入，它和多元胺同时与多元酰氯进行竞争反应生成规整的嵌段共聚物，提高了整个膜内部结构的规整性，增加了膜对盐类和有机分子的截留，而且此类改性剂的加入也提高了脱盐层和基膜的粘结力，通过控制竞争组分、聚合物盐的含量以及聚合物的反应活性、分子链结构及大小，来实现宽脱盐选择范围的纳滤膜产品，扩宽了纳滤膜的种类和应用领域；本专利技术着眼于制备高性能复合纳滤膜、增加纳滤膜品种以及提高纳滤膜性能，在提高水通量的同时，尽可能地改善纳滤膜的脱盐选择性。制得的纳滤膜可以更大程度地满足不同工业和家用净水用膜需求。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。将含有至少两个反应性羟基聚合物、多亲水性聚合物盐、含有多元胺单体的化合物水溶液作为水相涂敷在多孔性支撑体上，经过适当晾干使溶质分子均匀地附着于支撑体的表面，然后让该层与至少具有两个反应性酰卤基的多功能性酰卤化合物的有机相溶液接触一定时间后倒出液体并将表面的溶剂晾干，之后经过一定时间的热处理后便得到具有高脱盐选择性和高通量的纳滤膜。具体地：配置含有1-4wt％的多官能多元胺类(哌嗪)、含有至少两个反应性羟基的聚合物和含有至少两个亲水性基团的聚合物盐的水相溶液，搅拌均匀；以及配制0.1-0.2wt％的至少具有两个反应性酰卤基的多官能团酰氯的有机相溶液；将具有支撑层的超滤膜片固定于玻璃板上，然后将一定体积(如100ml，保证将膜片表面浸没即可)的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、水相和有机相溶液的配置：配置含有多官能多元胺类、反应性羟基聚合物和亲水性聚合物盐的水相溶液；以及配制至少具有两个反应性酰卤基的多官能团酰氯的有机相溶液；S20、界面聚合反应：将超滤膜片固定于玻璃板上，然后将水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10‑30s后，再将水相溶液倒掉；待膜表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片表面，放置10‑30s后，将有机相溶液倒掉；之后放置于40‑120℃的烘箱中进行热处理，即制得成品。

【技术特征摘要】
1.一种高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以
下步骤：
S10、水相和有机相溶液的配置：
配置含有多官能多元胺类、反应性羟基聚合物和亲水性聚合物盐
的水相溶液；以及配制至少具有两个反应性酰卤基的多官能团酰氯的
有机相溶液；
S20、界面聚合反应：
将超滤膜片固定于玻璃板上，然后将水相溶液倒入超滤膜片表面，
放置10-30s后，再将水相溶液倒掉；
待膜表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片表面，
放置10-30s后，将有机相溶液倒掉；
之后放置于40-120℃的烘箱中进行热处理，即制得成品。
2.根据权利要求1所述的高脱盐选择性高通量纳滤膜的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，杜文林，夏建中，丑树人，于云，
申请(专利权)人：北京碧水源膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11