[发明专利]高选择性聚酰胺纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种高选择性聚酰胺纳滤膜及其制备方法，该高选择性聚酰胺纳滤膜是由多孔支撑基膜和聚酰胺分离层组成；该聚酰胺分离层由多元酰氯有机溶液与1,4‑二氮环庚烷或其混合物的水溶液在多孔支撑基膜表面界面聚合制得；该高选择性聚酰胺纳滤膜具有优异的一、二价盐选择性和水通量，预计在废水分盐资源化、海水淡化及饮用水净化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种高选择性聚酰胺纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离过程是利用分离膜对各组分选择透过性的差异，进而实现对组分中溶质和溶剂的分离和提纯。纳滤膜是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。目前，在实际应用中，纳滤膜分离技术面临着诸多挑战，其中开发具有高水通量高选择性的纳滤膜是分离膜及水处理领域的热点和难点。

界面聚合法是当前制备商用纳滤膜普遍采用的方法，由界面聚合法制得的聚酰胺纳滤膜具有水通量高，截留性能好的优势，已被广泛用于水处理领域。但当前商用聚酰胺纳滤膜仍存在一、二价盐选择性不高、水通量不足的问题。

近年来，国内外膜技术研究人员在提升基于界面聚合反应的纳滤膜的选择性和水通量方面开展了系列卓有成效的研究工作，主要包括界面聚合反应进程调控方法研究、构筑具有离子选择性通道的混合基质分离层、聚酰胺表面构效调控和新型聚合单体分子设计。其中，开发或遴选新型聚合单体是提升聚酰胺纳滤膜水通量和一、二价盐选择性的根本需求。

中国专利CN108452689A中公开了一种高选择性全脂环族聚酰胺纳滤膜及其制备方法，通过采用静置法或旋涂法在多孔支撑膜上交替均匀涂覆至少一种脂环族酰氯溶液与至少一种脂环族胺溶液进行界面聚合，形成至少一层全脂环族聚酰胺纳滤膜。

1,4-二氮环庚烷或高哌嗪(CAS号：505-66-8)，作为一种七元含氮杂环，是一种常见的水溶性药物中间体。从化学结构来看，高哌嗪具有两个高反应活性的仲胺，能够满足界面聚合反应制膜需求；从分子空间结构来看，1,4-二氮环庚烷或高哌嗪分子相比于传统的哌嗪分子，环状烷基链延长，空间立体结构形成扭曲的椅式结构。两个反应位点间距增加及空间构型的变化，导致界面聚合形成聚酰胺聚合物链堆叠密度可降低，进而可获得孔径与孔隙提升，通量更高的纳滤膜分离层。有鉴于此，本发明申请提出一种高选择性聚酰胺纳滤膜及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺点而提供一种高选择性聚酰胺纳滤膜及其制备方法，其是由多孔支撑基膜和聚酰胺分离层组成，制备方法简单合理，使用效果理想。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明高选择性聚酰胺纳滤膜，其特征在于：其是由多孔支撑基膜和聚酰胺分离层复合构成；该聚酰胺分离层是由多元酰氯溶液和1,4-二氮环庚烷或其混合物的水溶液在多孔支撑基膜表面聚合而成。

前述的高选择性聚酰胺纳滤膜，其中：所述多元酰氯为邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯，5-异氰酸酯-异酞酰氯或者5-氧甲酰氯-异酞酰氯中的至少一种；该多元酰氯在有机溶剂中的含量为0.01％(w/v)至5.0％(w/v)；用于配置多元酰氯溶液的有机溶剂为含有6至14个碳原子的脂肪烃、脂环烃和芳香烃中的一种或多种溶剂，还包括异构烷烃(IsoPar)系列溶剂；

所述1,4-二氮环庚烷混合物为1,4-二氮环庚烷与哌嗪、1,2-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、1,4-二氨基哌嗪、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、N-氨乙基哌嗪、4-氨基甲基哌嗪、乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、3,5-二氨基苯甲酸、聚乙烯亚胺、多巴胺、三乙胺、樟脑磺酸、氢氧化钠、盐酸、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸中的至少一种进行混合；1,4-二氮环庚烷在水相中的含量为0.01％(w/v)至10.0％(w/v)，其它单体或助剂在水相中的含量为0至10.0％(w/v)；