[发明专利]一种聚三嗪类耐碱复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚三嗪类耐碱复合纳滤膜的制备方法，所述耐碱复合纳滤膜由起支撑作用的多孔基膜以及超薄表层组成，所述超薄表层首先通过能与胺基(伯胺或仲胺)反应的多官能团交联剂与至少具有两个及两个以上胺基(伯胺或仲胺)的三嗪化合物经界面聚合交联反应形成初生态纳滤膜，然后采用新型交联剂后交联制备而成。本发明提供了一种聚三嗪类耐碱复合纳滤膜的制备方法，该纳滤膜不仅具有优异的分离性能，而且与传统聚哌嗪酰胺纳滤膜相比，独特的三嗪芳香交联结构可以有效提高纳滤膜耐碱性能，此类膜可适用于脱色、盐水分离等体系。

技术领域

本发明属于水处理或物料处理膜技术领域，具体涉及一种聚三嗪类耐碱复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜作为一种新兴的膜分离技术，非常适宜于分离分子量在200g/mol以上，分子大小约为1nm的溶解组分。纳滤膜截留分子质量介于超滤与反渗透之间，同时还存在唐南(Donnan)效应,因此对低分子质量有机物和盐的分离有很好的效果,它弥补了反渗透和超滤之间的空白。基于纳滤分离技术一系列优越的特性，其在饮用水，工业用水和废水处理再利用方面已经得到广泛地应用，同时在制药、生物化工、食品工业等多领域显示出广阔的应用前景。纳滤分离技术也因此成为环境保护、生态治理方面的核心技术，纳滤膜分离处理技术作为一门跨学科跨专业的综合性技术在环境污染治理和缓解水资源矛盾中已发挥了它独特和重要的作用。

自从80年代以来，已经有很多高分子材料被用于制备纳滤膜。目前应用最广泛的纳滤膜是由聚哌嗪酰胺类高分子材料所制备，该类纳滤膜在实际应用中由于膜污染问题，需要频繁的酸碱冲洗，聚哌嗪酰胺结构被破坏，导致纳滤膜性能出现波动，影响生产效率。三嗪结构是一种含有3个氮原子的六元杂环结构，结构符合休克尔规则所规定的4n+2规则，拥有6个离域电子；三个N原子采用与三个C一样的sp²杂化，所有原子均处于同一个平面，故拥有传统意义上的芳香性，具备很强的化学稳定性，给制备耐碱复合纳滤膜提供了一种可行的方案。美国专利US patent 4039440中通过界面聚合制备了聚(三嗪)胺纳滤复合膜，使用的水相单体为超支化的聚乙烯亚胺(PEI)，油相单体为三聚氰氯(CC)；中国专利CN110694476 A使用三赖氨酸和2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪在基于金刚烷三嗪基缩聚物的基膜上制备了复合纳滤膜；中国专利CN 108905641 B在表面光洁的基材上直接刮涂基于聚合型聚噻吩三嗪类缩聚物的铸膜液制备纳滤膜；中国专利CN 111701458 A通过配制共价三嗪框架原料液反应在无机陶瓷基底上制备复合型的纳滤膜，可用于有机溶剂中污染物的去除。

上述方法虽能制备含有三嗪结构的纳滤膜，但是由于三聚氰氯的反应活性随氯原子被逐步取代而下降，因此很难制备出交联度高，性能优异的纳滤膜；采用三嗪类聚合物溶液直接涂布成膜，合成过程复杂，产品稳定性差，很难形成连续结构的纳滤膜。

发明内容

本发明目的是提供一种聚三嗪类复合纳滤膜，通过在起支撑作用的多孔基膜上，含有两个以上胺基(伯胺或仲胺)的三嗪化合物水溶液和含多官能团交联剂的有机溶液接触反应制备初生态纳滤膜，然后通过后交联剂后交联制备复合纳滤膜。独特的三嗪芳香交联结构赋予了纳滤膜良好的分离性能及耐碱性能，后交联剂反应活性低，可进行充分的反应，弥补界面聚合产生的缺陷的同时，还有利于形成大分子量的分离层，耐碱性能进一步提升；而且制膜工艺简单，适合大规模工业化生产。

本发明中的聚三嗪类复合纳滤膜包括两个部分：(1)起支撑作用的多孔基膜；(2)超薄表层，该超薄表层是通过在起支撑作用的多孔基膜上，含有两个以上胺基(伯胺或仲胺)的三嗪化合物水相溶液和含多官能团交联剂的有机相溶液接触反应形成初生态纳滤膜，然后经过后交联剂后交联形成。