[发明专利]一种高选择性复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纳滤膜及其制备方法，特别是一种具有高选择性功能脱盐层的复合纳滤膜及其界面聚合制备方法。

背景技术

分离膜是一种高效节能的分离材料，具有广泛的应用前景。纳滤膜最早出现于20世纪70年代末，是近年国际上发展较快的膜品种之一，现已成为分离膜领域中的研究热点。纳滤膜是一种分离性能介于反渗透和超滤膜之间的压力驱动膜，其孔径范围在几个纳米左右，对单价盐和相对分子量小于150的有机小分子截留率较低，而对多价盐和相对分子量在300以上的有机小分子的截留率较高。复合纳滤膜对盐的截留性能主要取决于离子与膜之间的静电作用。由于其独特的分离性能和较低的操作压力，纳滤膜已在水处理、染料、生物化工、食品、环保等领域的分离和浓缩方面得到广泛应用。

制备纳滤膜的方法有多种：L-S相转化法、共混法、荷电化法和复合法等。

复合法是目前采用最多也是最有效的制备纳滤膜的方法，该方法是在多孔基膜上复合一层具有纳米孔径的超薄功能层，基膜作为支撑层，而决定膜特点和分离性能的是超薄功能层。复合膜的优点是可以选取不同的材料制取基膜和复合膜，使它们的性能分别达到最优化。自上个世纪80年代以来，国际上相继开发的商品纳滤膜系列主要有NF，NTR，UTC，ATF，MPT，SU，Desal-5及A-15膜等。我国纳滤膜研究开始于上个世纪90年代初，清华大学、复旦大学、大连理工大学、北京化工大学、国家海洋局水处理中心等单位都开展了大量的研究工作，取得了一定的进展，但大多数仍处于实验室阶段。目前商品化的纳滤膜主要是卷式，主要采用界面聚合的方法形成复合功能层。纳滤膜的膜材质与反渗透的膜材质基本上相同。目前商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种：醋酸纤维素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚乙烯醇(PVA)等。

通常，采用界面聚合法制备复合膜的主要步骤包括：

1)将支撑膜浸入水相溶液(通常为多元胺类的水溶液)一段时间；

2)沥干支撑膜表面的水珠，并浸入有机溶液(通常为多元酰氯的有机溶液)一段时间；

3)经过后处理、烘干后得到纳滤膜。

采用上述方法制备的纳滤膜表面一般都带负电荷，对一价离子的脱除率不会很高，而且这种膜表面带负电荷的纳滤膜也更容易被污染，造成通量在短时间内急剧衰减，会增加膜元件的清洗次数，增加成本，同时也会减少膜元件的寿命。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供一种高选择性复合纳滤膜及其制备方法。本发明通过在多孔支撑层上利用界面聚合方法形成一层具有高选择性的功能脱盐层，并且通过在膜表面的活性点接入活性基团或/和涂覆一层纳米粒子进行表面修饰，在保证较高水通量和脱盐率的同时，提高膜的抗污染性能，延长了膜元件的使用寿命。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高选择性复合纳滤膜，包括无纺布层和高分子多孔支撑层，其特点是：在多孔支撑层上有一层用多元胺和/或多元醇胺与多元酰氯反应制成的聚酰胺表层。

所述的多孔支撑层为聚砜多孔支撑层、聚醚砜多孔支撑层、聚丙烯腈多孔支撑层、聚乙烯多孔支撑层、聚丙烯多孔支撑层、磺化聚醚砜多孔支撑层、聚偏氟乙烯多孔支撑层、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或一种以上的混合物。

上述高选择性复合纳滤膜的制备方法包括以下步骤：

(1)将多孔支撑层与含有至少两个反应性胺基的化合物的A溶液接触；

(2)除去表层多余的溶液，将此支撑层与含有至少两个反应性酰氯基多官能性酰氯化合物的B溶液接触，形成聚酰胺表层；

(3)待表层溶剂挥发后，与含有至少两个活性基团的化合物或/和含有纳米粒子的C溶液接触，形成表面修饰层；

(4)经后处理、烘干后得到复合纳滤膜。

A溶液或C溶液中所含至少有两个活性反应基团(或称为反应性基团，活性基团)的化合物为芳香族、脂肪族、脂环族的多官能胺、多元醇胺、多元醇、环氧、纳米粒子中的至少一种。