[发明专利]一种管式复合纳滤膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子分离膜，具体的说是一种管式复合纳滤膜。

背景技术

膜分离技术是一种高效、节能的绿色新型分离技术，具有设备简单、操作条件温和、处理量大、分离效率高等突出特点，已在海水和苦咸水淡化、废水处理与资源化、生物制品分离、环境工程、饮用水净化、空气过滤与净化、物料浓缩分离等领域得到广泛应用，并已取得了很好的经济和社会效益。

高分子分离膜根据其孔径大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。根据高分子材料来源不同，可以分为由天然高分子材料制备的高分子分离膜和由合成聚合物制备的高分子分离膜。天然高分子材料主要为醋酸纤维素及其衍生物，而合成聚合物则品种相对较多，主要包括聚砜类合成聚合物、聚酰胺类合成聚合物、聚酯类合成聚合物、聚烯烃类合成聚合物等。高分子分离膜根据结构不同，又可以分为不对称结构分离膜、对称结构分离膜及复合结构分离膜；根据外形可分为平板高分子多孔膜、中空纤维高分子多孔膜和管状高分子多孔膜。不同的高分子多孔膜，依其孔径、材质等不同，具有不同的用途。

纳滤膜是孔径介于反渗透膜和超滤膜之间的一种新型分离膜，由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷，允许低分子盐通过而截留较高分子量的有机物和多价离子，具有独特的分离性能、更高的分离精度。与其它分离膜相比，纳滤膜具有膜通量更大、过程渗透压低、选择分离离子、操作压力低、系统的动力要求低等特点。目前，纳滤膜技术已被广泛应用于水软化和苦咸水淡化、饮用水净化、物料分离纯化和浓缩、废水处理和中水回用、清洁生产等领域，取得了很好的经济和社会效益。

复合纳滤膜是将一层超薄功能层沉积到孔径适当的多孔支撑膜表面，沉积方式主要有表面涂覆、界面缩聚、就地聚合、界面交联等。复合膜比不对称膜有许多优点：它可以使每层通过优化达到最佳性能。超薄功能层可以优化到理想的选择透过性，支撑膜可以达到最佳的强度和耐压密性。另外，复合膜可以使难以形成不对称膜的材料形成超薄膜，如由于溶剂限制及交联型聚合物都可以通过就地聚合或界面缩聚而成复合膜。对复合纳滤膜超薄活性分离层材料要求亲水性好，且其机械稳定性、热稳定性及水解稳定性均很好。

目前，很多商业化的复合纳滤膜都是平板膜，大多是在聚砜多孔支撑膜上，通过含小分子多元胺的水相和含多元酰氯的有机相之间的界面缩聚制备而成的。如：Fibiger等在1987年的US Patent 4,769,148中，采用界面聚合工艺制备复合纳滤膜，水相溶液为含哌嗪功能单体和湿润剂，有机相溶液含交联剂均苯三甲酰氯，得到超薄功能层为聚哌嗪酰胺的复合纳滤膜。Hodgdon等在1992年的US Patent 5,152,901中，采用界面缩聚法制备复合纳滤膜。水相为含哌嗪衍生物类多元胺和湿润剂的水溶液，有机相所含交联剂为均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯混合物，得到的复合膜纳滤膜的超薄功能层为聚哌嗪酰胺。Lawrence等在1997年的US Patent 5,693,227中，采用界面聚合制备复合纳滤膜。水相为含哌嗪功能单体和湿润剂的水溶液，有机相含交联剂5-异氰酸酯异酞酰氯，多孔支撑膜为聚砜超滤膜，得到的复合纳滤膜的超薄功能层为聚哌嗪酰胺-聚脲。此外，US Patent 6,123,804、US Patent 6,464,873、US Patent6,536,605、US Patent 6,878,278等专利也是采用多元胺与多元酰氯之间的界面聚合反应来制备复合纳滤膜。

但是，目前商业化生产的复合纳滤膜仍然存在品种单一、性能偏低、无法满足实际应用需求等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种管式复合纳滤膜，它原料易得，价格低廉，分离性能优越。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种管式复合纳滤膜，所述管式复合纳滤膜包括增强多孔支撑管、管内壁上的高分子多孔层和在高分子多孔层上的交联聚合物分离层；

在高分子多孔层上的交联聚合物分离层是经下述步骤制得的：

(a)将高分子多孔层在含聚乙烯醇与聚苯乙烯磺酸钠的水溶液中浸泡0.5-60分钟，取出后晾干；其中聚乙烯醇的质量浓度为0.1-5.0wt％，聚苯乙烯磺酸钠的质量浓度为0.05-3.0wt％，；

(b)将上述处理的高分子多孔层在含交联剂的溶液中浸泡0.5-60分钟，然后晾干；其中交联剂为戊二醛，或聚乙二醇缩水甘油醚，或山梨醇，或肌醇，或丁二酸，或它们的混合物；交联剂的质量浓度为0.01-10.0wt％，水溶液pH为1.0-6.5；