[发明专利]一种带两性电荷聚丙烯腈中空纤维复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明涉及水处理环保技术领域，公开了一种带两性电荷聚丙烯腈中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。该中空纤维复合纳滤膜包括聚丙烯腈中空纤维超滤基膜，所述聚丙烯腈中空纤维超滤基膜外表面覆盖有阳离子选择分离层，所述阳离子选择分离层是通过均苯三甲酰氯与多乙烯多胺通过界面聚合制备而成，所述聚丙烯腈中空纤维超滤基膜内表面覆盖有阴离子选择分离层，所述阴离子选择分离层是通过均苯三甲酰氯与三胺苯通过界面聚合制备而成。本发明中空纤维复合纳滤膜能够同时截留高价的阴离子和阳离子，简化过滤工序，通过在阴离子选择分离层中添加改性沸石来提高纳滤膜的截留效果和水通量。

技术领域

本发明涉及水处理环保技术领域，尤其是涉及一种能够同时截留阴离子和阳离子的带两性电荷聚丙烯腈中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜的孔径或分离精度均介于超滤和反渗透之间，对分子的截留量在200～1000Da之间，且膜的孔径在1纳米左右，可以用于分离小分子有机物质和离子，并且具有操作压力低，低能耗的特点。目前纳滤膜已广泛应用于污水处理、水质软化以及食品、染料等行业的分离纯化过程等等，相比化学处理方法，通过物理过滤的方法环保，无有害物质产生。纳滤膜的制备技术包括相转化法、共混法、复合法、热诱导相转化法、化学改性法、等离子体法和用于无机膜的溶胶-凝胶法。其中，复合法是目前制备纳滤膜用的最多且最有效的方法。通常是在具有微孔的基膜上复合具有纳米级别的孔径超薄分子层，常用的复合方法有表面涂覆法、界面聚合法、原位聚合法、等离子体聚合法、紫外接枝法和动力形成法等。直到现在，界面聚合法仍然是制备复合纳滤膜的最主要的方法，它可以在多孔基膜上形成一层超薄的分离层，并且可以通过优化基膜与分离层两者的结构来实现复合膜最佳的分离性能。然而目前存在的问题是带正电复合纳滤膜只能截留高价阳离子，对阴离子的截留率较低，带负电复合纳滤膜只能截留高价阴离子，对阳离子截留率较低，当水体中同时存在高价阳离子和阴离子时需要多道工序进行过滤，流程繁杂，设备成本高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术复合纳滤膜截留阴阳离子单一的问题，提供一种能够同时截留阴离子和阳离子的复合纳滤膜，减少过滤流程，降低生产成本的带两性电荷的聚丙烯腈复合纳滤膜。

本发明还提供了一种带两性电荷的聚丙烯腈复合纳滤膜的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种带两性电荷聚丙烯腈中空纤维复合纳滤膜，包括聚丙烯腈中空纤维超滤基膜，所述聚丙烯腈中空纤维超滤基膜外表面覆盖有阳离子选择分离层，所述阳离子选择分离层是通过均苯三甲酰氯与多乙烯多胺通过界面聚合制备而成，所述聚丙烯腈中空纤维超滤基膜内表面覆盖有阴离子选择分离层，所述阴离子选择分离层是通过均苯三甲酰氯与三胺苯通过界面聚合制备而成。

本发明通过在聚丙烯腈中空纤维超滤基膜的外表面通过界面聚合的方法制备阳离子选择分离层，多乙烯多胺与聚苯三甲酰氯在基膜外表面发生界面聚合反应生成荷正电的高聚物，即阳离子选择分离层，根据唐南效应，在静电排斥的作用下荷正电的分离层对高价阳离子具有较高截留率，所以基膜外表面能够对钙离子、镁离子具有较高截留率；三胺苯与均苯三甲酰氯在基膜内表面发生界面聚合反应生成荷负电的高聚物，在静电排斥的作用下荷负电的分离层对高价阴离子具有较高截留率，例如SO₄^2-；从而同时达到将待处理水体中的高价离子去除。现有技术中少数有将荷正电的高聚物和荷负电的高聚物混合在一起，在基膜表面只覆盖一层阴阳离子选择分离层，虽然制备方法简化和同时对高价阴阳离子具有一定的截留率，但是高价阴阳离子的截留率效果并不理想，因为选择分离层上如果同时带有正电和负电会产生电荷中和效应，例如会出现正电荷排斥阳离子，负电荷吸引阳离子，并不能有效将阳离子截留，本发明通过在基膜的内外两面分别安插负电荷和正电荷，正负电荷分布于基膜的两侧，避免产生电荷的中和效应，大大提高对高价阴阳离子的截留率。

作为优选，所述聚丙烯腈中空纤维超滤基膜的平均孔径为0.02～0.08微米。

作为优选，所述阴离子选择分离层中含有改性沸石。