[发明专利]一种大通量两性纳滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种大通量两性纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤膜是一种性能介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜。纳滤膜具有以下几个特点：截留分子量在200～1000Da之间，适于除去大约1nm左右的溶解组分；操作压力低，比反渗透所要求的压力低，因此也称为“低压反渗透膜”；具有离子选择性，纳滤膜的一个很大的特征是膜本体带有电荷，通过静电相互作用，可以除去水溶液中的二价及多价离子，对二价及多价离子的截留率在90﹪以上，对一价离子的截留率小于80﹪，因此可实现不同价态离子的分离。由于纳滤膜具有以上特点，因此已被广泛应用于环保、水资源、食品、医药、和化工等各个行业。

纳滤膜的制备方法可分为相转化法和复合法两种。相转化法制备纳滤膜操作简单、易行，但选取合适的膜材料至关重要，传统的高分子膜材料较难直接制得小孔径的膜。复合法制备纳滤膜主要包括两步：第一步是微孔基膜的制备；第二步是超薄表层的制备，主要方法有涂敷法，界面聚合法，热、光、辐射交联固化法，等离子体聚合法等。其中，涂敷法的关键是选择与基膜相匹配的复合液，但复合液与基膜是物理吸附作用，在清洗时复合液会流失，失去纳滤的功能。界面聚合法是用两种反应活性很高的单体，在两个互不相容的界面处发生聚合反应，从而在多空支撑体上形成薄层。利用该法中国专利（CN102423643A）利用丝胶蛋白水溶液与含芳香多元酰氯的有机溶液之间的界面缩聚法制备得到一种高通量阴离子复合纳滤膜；中国专利（CN1636626A）通过胺端基聚酰胺与聚苯三甲酰氯有机溶液的界面聚合法制得新型纳滤膜，该膜在0.6MPa下水通量在38.3～56.8L/m²h之间，对1000mg/L氯化钠的截留率在41.8～53.8﹪之间；但是该法对基膜的选取和制备，调控两类反应物的分配系数和扩散速度，及优化界面条件，使表层疏松程度合理化等条件要求都比较苛刻。中国专利（CN101766962A）利用过程比较复杂的涂覆与热交联固化法结合来制备荷正电的纳滤膜，该膜在0.6MPa下水通量为12～18L/m²h，对二价阳离子的截留率一般为75～95﹪，对一价阳离子的截留率低于65﹪。与以上各种纳滤膜的制备方法相比较，由于紫外接枝法具有制备工艺简单，反应可控等特点，且只能改变膜的表面性质，不会改变基膜的性质，这种方法制备的亲水性纳滤膜在水中仍有很好的稳定性。其中中国专利（CN102247771A）分别以含磺酸基的烯类单体和含有羟基或羧基的烯类单体为单体采用紫外辐照分步接枝的方法制备了一种荷负电纳滤膜，该膜在0.4MPa下通量为28.3～36.6L/m²h，对硫酸钠的截留率为94.8～97.9﹪，对氯化钠的截留率为60.2～65.3﹪，但是对高价阳离子的盐溶液截留率较低；中国专利（CN101934204A）利用紫外辐照分步接枝法以聚醚醚酮超滤膜为基膜制得两性纳滤膜，该膜对二价阳离子（MgCl₂）和二价阴离子（Na₂SO₄）盐溶液都具有较高的截留率均在90﹪以上，但是该膜的通量比较低，在0.4MPa下通量只有3.2～9.6L/m²h。

通过对以上各种纳滤膜的制备方法进行分析，发现利用紫外辐照接枝法制备纳滤膜成为一种具有潜在应用价值的制膜技术，通过紫外辐照接枝法利用改性的大通量聚砜超滤膜作为基膜来制备大通量纳滤膜则没有报道。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提供了一种大通量两性纳滤膜的制备方法。

本发明利用超滤膜为基膜，采用紫外辐照接枝法制备大通量两性纳滤膜。

本发明方法的具体步骤是：

步骤(1).将超滤膜用乙醇洗涤1～10次，然后用去离子水洗涤5～20次，去除膜表面杂质；

所述的超滤膜的材质为聚砜（PSF）、聚醚酮（PEK）、聚醚砜（PES）的一种或多种；

作为优选，超滤膜用乙醇洗涤4～7次；

作为优选，超滤膜用去离子水洗涤10～15次；

步骤(2).将洗涤后的超滤膜浸泡于烯烃类阳离子单体溶液中，超滤膜的膜上表面与烯烃类阳离子单体溶液的液体表面距离为1～5mm，100～600W紫外灯下辐照3～120分钟，超滤膜的膜上表面与紫外灯的距离为5～40cm，得到阳离子纳滤膜；

所述的烯烃类阳离子单体溶液为质量分数为1～65﹪烯烃类阳离子单体的水溶液或甲醇溶液或乙醇溶液；

所述的烯烃类阳离子单体为含有季铵盐或叔胺基的烯烃；