[发明专利]复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是涉及复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离可在温和条件下操作、没有相变，是化工领域的重要技术之一。膜分离的核心是膜，膜材料的结构和物理化学性能对分离性能至关重要。常用的膜材料有聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜和聚丙烯腈等。这些材料具有优异的抗紫外线和耐老化能力，并且化学稳定性好，室温下不受酸、碱等腐蚀，同时还具有较好的热稳定性和机械强度，是性能优良的成膜材料。然而，不足之处是它们均具有很强的疏水性。膜材料的疏水性质使得分离膜在应用于水处理时容易吸附水中的蛋白质、油滴、胶体或其它有机物质而造成膜孔堵塞，引起渗透通量的急速下降，同时这些材料改性困难，极大的制约了膜的广泛应用。为了满足生产需求，膜材料必须经过功能化改性。

最近几年，一些课题组针对聚砜膜表面的亲水性以及坑污染能力差的问题，对聚砜膜表面进行了改性研究。目前的改性研究大致可以分为有机物之间的共混或有机/无机物的复合。其中，采用有机/无机物复合的方式进行膜材料的改性，鉴于二者之间相容性的差异，容易导致膜通量下降或稳定性不佳等问题。

至于有机物共混膜和表面改性膜，如聚丙烯腈和聚砜的共混膜，与纯聚丙烯腈膜或聚砜膜相比，共混膜的水通量明显提高；或通过表面离子化改性聚砜膜，采用含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的两亲性嵌段共聚物与聚砜进行溶液共混，通过浸没沉淀相转化法制备复合膜，用溴代酸溶液进行表面季胺化处理后，膜表面带有阴、阳离子，膜的亲水性和抗污染能力得到显著提高。或采用多巴胺改性聚砜膜：先用多巴胺对聚砜进行改性后再成膜，可以灵活方便地根据使用需要调控膜结构，所制备的复合膜具有良好的反冲洗和抗污染性能。但上述方法需要采用铸膜液共混相转化法、表面修饰法或层层自组装法等制备工艺，其中，铸膜液共混过程不容易控制，共混液的分散性与铸膜液组分的性质有很大的相关性；表面修饰法改性膜的稳定性较差，使用周期短；而层层自组装过程复杂，不易操作。

发明内容

基于以上综述，有必要提供一种复合纳滤膜的制备方法，该制备方法操作简单、工艺易于控制，且制得的复合纳滤膜截留率和渗透通量较高。

一种复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

将多元醇、粘结剂、表面活性剂和碱剂加入水中，搅拌溶解，得水相溶液；其中，所述多元醇的质量浓度为0.1～5％，粘结剂的质量浓度为0.1～5％，表面活性剂的质量浓度为0.01～1.5％，碱剂的质量浓度为0.01～1.5％；所述多元醇的分子量不超过2000道尔顿(Da)；

将异氰酸酯单体加入至有机溶剂中，搅拌溶解，得有机相溶液；其中，所述异氰酸酯单体的质量浓度为1～5％；

将超滤基膜浸泡于所述水相溶液中，然后取出、烘干；

经烘干后的超滤基膜浸泡于所述有机相溶液中进行反应，得纳滤膜预成品；

将所述纳滤膜预成品于50～70℃进行热处理；即得所述复合纳滤膜。

在其中一个实施例中，所述多元醇的分子量为200～1000Da。

在其中一个实施例中，所述多元醇为乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、新戊二醇、丙三醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、乙二胺季戊四醇、季戊四醇、木糖醇、山梨醇或聚乙二醇(PEG)中的一种或两种以上的混合物。优选甘油和聚乙二醇。

在其中一个实施例中，所述热处理的温度为55～65℃。

在其中一个实施例中，所述异氰酸酯单体为六亚甲基二异氰酸酯、4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、四甲基苯二甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物。优选六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯。

在其中一个实施例中，将超滤基膜浸泡于所述水相溶液中的浸泡时间为1～60min，优选为20～40min；所述反应的时间为1～60min，优选为20～40min。

在其中一个实施例中，所述烘干的温度为20～40℃。烘干时间优选为20～40min。

在其中一个实施例中，所述有机溶剂为正己烷、环己烷、十二烷、庚烷、辛烷、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、三氟三氯乙烷中的一种或两种以上的混合物。优选正己烷和环己烷。

在其中一个实施例中，所述超滤基膜为聚醚砜、磺化聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯、或聚酰亚胺中的任意一种。优选聚砜。