[发明专利]一种主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜的制备方法，具体涉及一种主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤过程起始于80年代中后期，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。纳滤膜的孔径大于超滤膜的孔径而小于反渗透膜的孔径，因而在纳滤膜刚问世的时候被称为疏松反渗透膜。纳滤膜的特点在于其对于二价和多价离子具有较高的截留率，其截留分子量介于200～1000g·mol^-1，在而对单价离子截留率则相对较低。尽管膜分离过程起源于水的处理，随着膜分离技术的发展，其应用领域已经不仅仅局限于水处理方面，纳滤过程被应用于染料等活性物质的除盐和浓缩、水中少量有机物的去除、分子量不同的有机物的物料分离、纯化等诸多工业领域。早期国内对纳滤的研究停留于对纳滤过程的设计上，对纳滤过程中的最重要一环纳滤膜的开发相对滞后。我国纳滤膜研究的主要问题是达到相同的截留性能时，国内制备的纳滤膜的单位压力的水通量比较低，至今国内所应用的纳滤膜尚依赖国外进口。

目前，界面聚合技术所制备纳滤膜性能稳定，为最常用的纳滤膜的工业制备方法之一。在微孔膜表面的交联反应可以使膜具有更为优良的耐化学性质和较好的分离特性。并且，界面聚合法是少数能够工业化的复合纳滤膜的一种制备方法。在已经工业化的界面聚合制备的纳滤膜主要有聚哌嗪酰胺与聚芳香酰胺两大类产品，其中DOW公司的NF40和NF40HF；日本东丽公司的UTC-20HF和UTC-60等属于聚哌嗪酰胺类复合纳滤膜，而DOW公司的NF系列(NF200和NF270)等则属于聚芳香酰胺类复合纳滤膜。

一般而言，采用界面聚合的水相单体为间苯二胺、哌嗪等含有环状结构的二元胺，这些单体制备出的纳滤膜性能稳定，成本低廉。但是所制备的聚酰胺亲水性不够(接触角50～70°)，纯水渗透通量有待提高(0.5～3Lm^-2h^-1bar^-1)，容易到有机污染(渗透通量保持率60％～75％左右)，污染不易去除(通量回复率<90％)。开发高亲水性，高通量，高截留性能的复合纳滤膜有利于推广纳滤分离技术的进一步工业应用，也是目前纳滤膜产品急需解决的问题。聚氧化乙烯(PEG)是一种含有醚氧键官能团的亲水性高分子，研究表明，水可以与聚氧化乙烯分子链中的醚氧键形成氢键，从而在纳滤膜表面形成一层水膜，这层水膜有利于防止污染的形成，本发明拟从分子设计出发，向选择层分子中引入醚氧基团，从而获得高性能聚酰胺复合纳滤膜。

发明内容

本发明是要解决现有的方法制备的纳滤膜存在亲水性不好，纯水渗透通量低，耐污染性能差的技术问题，从而提供了一种主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法。

本发明的一种主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜的结构式为：

上述的主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法是按以下步骤进行：

一、将中空纤维基膜用相转化法制备聚合物超滤基膜，然后除去聚合物超滤基膜的表面水分，得到表面无水分的聚合物超滤基膜；

二、配置浓度为0.05wt％～10.0wt％的端氨基聚氧化乙烯溶液；

三、用步骤二配置的端氨基聚氧化乙烯溶液浸泡步骤一得到的表面无水分的聚合物超滤基膜，浸泡时间为30s～30min，浸泡后阴干，得到干燥的超滤基膜；

四、将多元酰氯溶于有机溶剂，配置浓度为0.05wt％～2.0wt％的多元酰氯溶液；

五、用步骤四配置的多元酰氯溶液浸泡步骤三得到的干燥的超滤基膜，浸泡时间为10s～10min，浸泡后，将超滤基膜在温度为40℃～90℃的条件下水浴加热20min～100min，即得到主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜。

本发明包括以下有益效果：

本发明制备的主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜具有独特的交联网状孔结构、亲水性好(接触角<30℃)、纯水渗透通量高(>10L m^-2h^-1bar^-1)、低截留分子量(<500g mol^-1)、抗污染易清洗(污染清洗后水通量回复率高达95％以上)，本发明的方法适合用于纳滤分离过程。

附图说明

图1为试验一制备的主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤的红外表征图；其中，1为PES基膜红外吸收峰；2为主链含有醚氧结构的聚酰胺复合纳滤膜的红外吸收峰；

图2为试验一制备的主链含醚氧结构的聚酰胺复合纳滤的接触角测试图。

具体实施方式