纳滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种纳滤膜及其制备方法和应用。本发明专利技术纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：提供多孔超滤膜；将第一溶液置于多孔超滤膜的表面，于多孔超滤膜表面形成聚多巴胺层，其中，第一溶液包括多巴胺、第一助剂以及第一溶剂；将第二溶液置于聚多巴胺层远离多孔超滤膜的表面并进行热处理，于聚多巴胺层表面形成带有负电荷的高聚物层，得到纳滤膜；其中，第二溶液包括高分子聚合物、第二助剂以及第二溶剂，且高分子聚合物的分子链上含有阴离子。该制备方法制备得到的纳滤膜，具有高水通量，同时能够很好的分离盐和染料分子，使纳滤膜能够更好用于处理印染废水。处理印染废水。处理印染废水。

【技术实现步骤摘要】
纳滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，特别是涉及一种纳滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]纳滤膜通常与超滤膜结合或者与臭氧氧化法等工艺结合用于印染废水的脱色处理。
[0003]在传统纳滤膜的制备过程中，通常采用界面聚合法直接在多孔超滤膜的表面聚合形成聚哌嗪酰胺层，纳滤膜的聚哌嗪酰胺层致密且亲水性较低。因此，采用传统纳滤膜处理印染废水时，水通量较低，对盐和染料分子的截留率均较高，长时间的运行下高浓度的盐堆积在纳滤膜的表面，阻塞纳滤膜的通道，浓差极化现象出现的同时会加速纳滤膜被盐污染，无法有效分离盐和染料分子，另外，传统纳滤膜水通量较低，还容易导致传统水处理工艺的能耗增加。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种纳滤膜及其制备方法和应用；所述制备方法制备得到的纳滤膜具有高水通量，能够很好的分离盐和染料分子，使纳滤膜能够更好用于处理印染废水。
[0005]本专利技术提供了一种纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0006]提供多孔超滤膜；
[0007]将第一溶液置于所述多孔超滤膜的表面，于所述多孔超滤膜表面形成聚多巴胺层，其中，所述第一溶液包括多巴胺、第一助剂以及第一溶剂；
[0008]将第二溶液置于所述聚多巴胺层远离所述多孔超滤膜的表面并进行热处理，于所述聚多巴胺层表面形成带有负电荷的高聚物层，得到纳滤膜；其中，所述第二溶液包括高分子聚合物、第二助剂以及第二溶剂，且所述高分子聚合物的分子链上含有阴离子。
[0009]在一实施方式中，所述阴离子包括磺酸根离子、羧酸根离子、硫酸根离子或磷酸根离子中的至少一种。
[0010]在一实施方式中，所述高分子聚合物包括磺化聚醚砜、磺化聚苯砜或磺化聚砜中的至少一种，磺化度为25％
‑
40％。
[0011]在一实施方式中，所述第二助剂包括第二致孔剂以及非质子极性溶剂，所述第二致孔剂包括小分子有机致孔剂和小分子无机致孔剂。
[0012]在一实施方式中，所述小分子无机致孔剂包括氯化锂、氯化镁、氯化钙或氯化铵中的至少一种，所述小分子无机致孔剂在所述第二溶液中的质量分数为0.3％
‑
0.7％；
[0013]及/或，所述小分子有机致孔剂包括丙三醇、乙二醇、乙二胺或1,4
‑
丁二醇中的至少一种，所述小分子有机致孔剂在所述第二溶液中的质量分数为15％
‑
35％；
[0014]及/或，所述非质子极性溶剂包括N,N
‑
二甲基乙酰胺、二甲基亚砜或N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种，所述非质子极性溶剂在所述第二溶液中的质量分数为3％
‑
7％。
[0015]在一实施方式中，所述第二溶剂包括醚类溶剂、醇类溶剂或酮类溶剂中的至少一种。
[0016]在一实施方式中，所述多巴胺在所述第一溶液中的质量分数是0.001％
‑
0.02％，所述第一溶液的pH为8
‑
9；
[0017]及/或，所述第一助剂包括第一致孔剂，所述第一致孔剂包括小分子有机致孔剂和/或小分子无机致孔剂，所述第一致孔剂在所述第一溶液中的质量分数为0.1％
‑
3％。
[0018]一种纳滤膜，所述纳滤膜由如上述的纳滤膜的制备方法制备得到，所述纳滤膜包括依次层叠的多孔超滤膜、聚多巴胺层以及高聚物层。
[0019]在一实施方式中，所述聚多巴胺层的厚度为50nm
‑
100nm，所述高聚物层的厚度为400nm
‑
1000nm。
[0020]一种如上述的纳滤膜在印染废水处理中的应用。
[0021]本专利技术的纳滤膜的制备方法中，先将第一溶液形成于多孔超滤膜的表面，形成聚多巴胺层，再将第二溶液形成于聚多巴胺层远离多孔超滤膜的表面，从而形成带负电荷的纳滤脱色膜，聚多巴胺层和高聚物层均具有疏松的网络状结构，使盐能够顺利通过，所以当纳滤膜用于处理印染废水时，印染废水中的盐能够顺利通过纳滤膜，同时，由于高聚物层带负电荷，对同样带负电荷的染料分子起到同性相斥的效果，使得染料分子无法通过纳滤膜，对染料分子起到了优异的截留效果。因此，本专利技术的纳滤膜能够有效分离印染废水中的染料分子和盐，并且能避免纳滤膜被盐污染。
[0022]另外，带有活性基团的聚多巴胺层以及带负电荷的高聚物层能够提高多孔超滤膜的亲水性，从而使纳滤膜具有高水通量，进而使得纳滤膜能够在较低的压力进行工作，不仅能够减少水处理的能耗，还能够避免纳滤膜在高压条件下发生破损，延长纳滤膜的使用寿命。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的一实施方式的纳滤膜的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1提供的纳滤膜表面、聚砜超滤膜表面以及聚哌嗪酰胺纳滤膜表面的扫描电镜对比图，图中，(a)为实施例1提供的纳滤膜，(b)为聚砜超滤膜，(c)为聚哌嗪酰胺纳滤膜；
[0025]图3为本专利技术实施例1提供的纳滤膜断面、聚砜超滤膜断面以及聚哌嗪酰胺纳滤膜断面的扫描电镜对比，图中，(d)为实施例1提供的纳滤膜，(e)为聚砜超滤膜，(f)为聚哌嗪酰胺纳滤膜。
[0026]图中：10、多孔超滤膜；20、聚多巴胺层；30、高聚物层；40、无纺布。
具体实施方式
[0027]以下将对本专利技术提供的纳滤膜及其制备方法和应用作进一步说明。
[0028]本专利技术提供的纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0029]S1，提供多孔超滤膜；
[0030]S2，将第一溶液置于多孔超滤膜的表面，于多孔超滤膜表面形成聚多巴胺层，其中，第一溶液包括多巴胺、第一助剂以及第一溶剂；
[0031]S3，将第二溶液置于聚多巴胺层远离多孔超滤膜的表面并进行热处理，于聚多巴胺层表面形成带有负电荷的高聚物层，得到纳滤膜；其中，第二溶液包括高分子聚合物、第二助剂以及第二溶剂，且高分子聚合物的分子链上含有阴离子。
[0032]在步骤S1中，多孔超滤膜包括聚砜膜、聚丙烯膜或聚丙烯腈膜中至少一种，其中，聚砜膜价廉易得，制膜简单，机械强度好，抗压密性能好，化学性能稳定，无毒，能抗生物降解，因此，多孔超滤膜优选为聚砜膜。
[0033]应予说明的是，多孔超滤膜可以自行制备，也可以由市售购得，应用于本专利技术的纳滤膜中时，一方面能够提高纳滤膜的强度，另一方面能够影响聚多巴胺层的结构，使聚多巴胺层形成疏松的网络状结构。
[0034]为了使纳滤膜能够更好的分离染料分子和盐，在一实施方式中，常用的多孔超滤膜的孔径范围为19nm
‑
25nm。
[0035]在步骤S2中，将第一溶液置于多孔超滤膜的表面，于多孔超滤膜表面形成聚多巴胺层的步骤包括：将第一溶液置于多孔超滤膜的表面，一段时间后除去多余的第一溶液并将多孔超滤膜阴干，其中，第一溶液中的多巴胺能够在多孔超滤膜的表面自聚形成聚多巴胺层，且所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供多孔超滤膜；将第一溶液置于所述多孔超滤膜的表面，于所述多孔超滤膜表面形成聚多巴胺层，其中，所述第一溶液包括多巴胺、第一助剂以及第一溶剂；将第二溶液置于所述聚多巴胺层远离所述多孔超滤膜的表面并进行热处理，于所述聚多巴胺层表面形成带有负电荷的高聚物层，得到纳滤膜；其中，所述第二溶液包括高分子聚合物、第二助剂以及第二溶剂，且所述高分子聚合物的分子链上含有阴离子。2.根据权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述阴离子包括磺酸根离子、羧酸根离子、硫酸根离子或磷酸根离子中的至少一种。3.根据权利要求2所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物包括磺化聚醚砜、磺化聚苯砜或磺化聚砜中的至少一种，磺化度为25％
‑
40％。4.根据权利要求1所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述第二助剂包括第二致孔剂以及非质子极性溶剂，所述第二致孔剂包括小分子有机致孔剂和小分子无机致孔剂。5.根据权利要求4所述的纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述小分子无机致孔剂包括氯化锂、氯化镁、氯化钙或氯化铵中的至少一种，所述小分子无机致孔剂在所述第二溶液中的质量分数为0.3％
‑
0.7％；及/或，所述小分子有机致孔剂包括丙三醇、乙二醇、乙二胺或1,4
‑
丁二醇中的至少一种，所述小分子有机致孔剂在所述第二溶液中的质量分数为15％<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文超，陈可可，谭惠芬，陈涛，张宇，洪勇琦，潘巧明，郑宏林，
申请(专利权)人：杭州水处理技术研究开发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：