[发明专利]一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法

说明书

本发明公开了一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法，其特征在于，包括：将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔基膜；将纳米纤维多孔基膜表面加入低温油相单体溶液进行浸润；再加入水相单体溶液进行反向界面聚合反应；热处理后得到纳米纤维基复合纳滤膜。本发明通过控制油相溶液温度，在低温条件下降低油相的挥发速率，为反向界面聚合提供完整且均一的反应界面，克服反向界面聚合固有的因油相快速挥而发产生的皮层缺陷和下渗问题，通过对油相溶液温度及反向界面聚合参数的控制来优化功能阻隔层的厚度、均匀性和致密度，从而增强复合膜的纳滤性能。

技术领域

本发明属于分离复合膜的制备领域，尤其是涉及一种用于脱盐的纳米纤维基复合纳滤膜制备的新方法。

背景技术

自20世纪以来，淡水资源短缺已经成为当今世界必须解决的一大问题。为了处理那些使用以后产生的生活污水和废水，使其达到基本的排放标准或者被循环使用，人们开发发了一系列水处理技术。其中膜分离技术由于具有很高的分离效率，应用范围广，能耗低等优点而备受人们的关注。纳滤是近几十年来在海水淡化和污水处理领域发展的一种特殊分离膜技术。

纳滤分离过程一般被认为是“低压反渗透”，操作压力低于反渗透，一般为0.5～1.0MPa，其筛分机理包括孔径筛分和静电筛分，对二价或高价离子、200～2000Da有机小分子具有较高截留率，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。目前，纳滤分离膜的广泛应用主要受限于能耗与效率的影响，因此，发展低压高截留高通量先进膜材料成为各国研究者的一项研究重点。

复合纳滤膜通常是在多孔支撑膜上采用界面聚合法制备得到的。其中界面聚合(IP)法制备的聚酰胺(PA)皮层具有良好的热稳定性、机械强度以及耐有机溶剂性，已被广泛应用在纳滤膜分离领域。同时，界面聚合法由于其操作简单和容易控制等优点，已成为世界上最有效的制备纳滤膜的方法之一，此法制备的纳滤膜现在工业上应用最为广泛。界面聚合法主要是使带氨基和酰氯官能团在互不相溶的两相界面处反应成膜。一般方法就是用多孔支撑层浸润溶有胺单体的水相，再与溶有酰氯单体的油相接触反应一定时间而后成膜。然而，在实际应用中，由于界面聚合反应过程中，聚酰胺功能皮层是由水相胺单体穿过反应界面，向油相中扩散，并在油相一侧与酰氯单体发生界面聚合反应所形成的，因而制备的聚酰胺功能皮层存在于基膜上面油相溶液一侧，且通常与多孔基膜的结合力较差，容易产生剥离现象。同时，传统界面聚合法制备的聚酰胺功能皮层厚度较厚，无法满足实际生产中的低压高通量的需求。

从界面聚合具体操作步骤来说，研究者及实际商业应用中主要采用正向界面聚合的方法，即在多孔基膜上先吸取溶有一类单体(如二胺或多胺)的水相，再与溶有另一单体(如均苯三甲酰氯)的油相(如环己烷)接触反应一定时间而后成膜。传统正向界面聚合法的反应原理是水相中的胺单体穿过反应界面在油相一侧与油相中的酰氯单体发生反应，从而形成完整且致密的聚酰胺功能阻隔层。为了制备更薄且与基膜结合更加紧密的聚酰胺皮层，通过改变水相和油相的添加顺序的反向界面聚合(IP-R)法引起人们的关注。所谓的反向界面聚合即多孔基膜上先吸取溶有一类酰氯单体的油相，再与溶有胺单体的水相接触反应一定时间而后成膜。反向界面聚合法制备的聚酰胺功能皮层更薄且与多孔基膜结合更加紧密。但是，反向界面聚合过程中，由于油相的易挥发性，在添加水相溶液之前，难以保证油相反应界面的完整性和均一性。从而会产生所制备的复合纳滤膜聚酰胺功能皮层表面缺陷和下渗问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对常规反向界面聚合过程中出现的聚酰胺皮层表面缺陷及下渗问题，提供一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法，其特征在于，包括：将聚合物溶液进行静电纺丝，得到纳米纤维无纺布，经过冷压处理后得到纳米纤维多孔基膜；将纳米纤维多孔基膜表面加入低温油相单体溶液进行浸润；再加入水相单体溶液进行反向界面聚合反应；热处理后得到纳米纤维基复合纳滤膜。