[发明专利]一种荷正电复合膜及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种荷正电复合膜及其制备方法和用途，所述荷正电复合膜包括中空纤维多孔支撑层和荷正电致密分离层，所述荷正电致密分离层附着在所述中空纤维支撑层的外表面；所述中空纤维多孔支撑层为聚合物基中空纤维超滤膜，所述的荷正电致密分离层为由纳米纤维素、荷正电纳米纤维素与交联剂形成的交联化合物组成。本申请中的荷正电复合膜在保持对钙、镁离子高截留性能的同时，维持较高的渗透通量，使用寿命长，适用于自来水处理、家用净水、饮用水处理过程中的水质软化。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是涉及一种荷正电复合膜及其制备方法和用途。

背景技术

饮用水安全对人类的生命健康至关重要。在诸如中国西北等地，饮用水水源中钙、镁等离子含量较高，水质较硬，造成饮用水的水质偏硬。长期饮用此类高钙、镁离子含量的水，会使人体中产生结石等疾病，严重地威胁着人类的生命健康。

传统的絮凝沉淀等处理手段，并不能实现对水体中钙、镁等硬离子的有效去除。膜分离技术具有分离效率高、操作简便、能耗低等优点，已经成为当今分离科学和饮用水处理领域最重要的手段之一。

纳滤分离技术对水体中多价离子具有一定的截留性能。中国专利CN108097062公开了一种用于水体过滤净化的中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。该方法使用羧甲基纤维素和超支化聚乙烯亚胺对聚四氟乙烯超滤基膜的亲水化改性，随后通过聚乙烯亚胺与均苯四甲酰氯的界面聚合反应，在上述亲水化基膜表面构筑功能层，得到中空纤维复合纳滤膜。该方法公布的中空纤维复合纳滤膜功能层与基层不易分离，对水中离子截留较高，性能稳定。但是由于制备过程中不可避免的酰氯水解，基于界面聚合法制备的复合纳滤膜表面通常呈荷负电性。基于纳滤分离过程中的静电排斥机理，此类纳滤膜对荷负电性离子具有较高的截留，而对于荷正电性离子的截留能力则相对较差。

反渗透分离技术以其对无机盐离子较高的截留性能，逐渐地应用于饮用水软化过程中。中国专利CN106621855公开了一种反渗透复合膜制备方法及反渗透复合膜。该方法通过多元胺和芳香多元酰氯在碱处理后的聚丙烯腈支撑膜表面的界面聚合反应，制备得到以聚酰胺为功能层的复合反渗透膜。该方法公布的复合反渗透膜具有良好的亲水性以及有所提升的水通量和脱盐率。然而，由于聚酰胺材料本身易被氧化，造成起截留分离能力的聚酰胺功能层结构的破坏，不利于分离膜的长期运行。特别是用在对饮用水深度处理时，聚酰胺功能层易遭自来水中余氯的氧化破坏，造成分离膜水处理能力的严重下降。

因此，探索新型饮用水软化膜材料及膜制备方法，得到饮用水软化处理效率高、钙离子和镁离子去除效果好、耐氧化、性能稳定的饮用水软化分离膜具有重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种荷正电复合膜及其制备方法和用途，用于解决现有技术中饮用水膜过滤技术领域的安全性差和成本高等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案获得的。

本发明提供一种荷正电复合膜，所述荷正电复合膜包括中空纤维多孔支撑层和荷正电致密分离层，所述荷正电致密分离层附着在所述中空纤维支撑层的外表面；所述中空纤维多孔支撑层为聚合物基中空纤维超滤膜，所述的荷正电致密分离层为由纳米纤维素、荷正电纳米纤维素与交联剂形成的交联化合物组成。

根据上述所述的荷正电复合膜，在压力不小于0.3MPa的条件下，所述荷正电复合膜的水通量不小于30L/m²·h。

根据上述所述的荷正电复合膜，在压力不小于0.3MPa的条件下，所述荷正电复合膜对氯化钙的截留率不小于80％。

根据上述所述的荷正电复合膜，在压力不小于0.3MPa的条件下，所述荷正电复合膜对氯化镁的截留率不小于80％。

根据上述所述的荷正电复合膜，所述纳米纤维素、荷正电纳米纤维素与交联剂混合加热交联形成交联化合物。