[发明专利]一种具有中间层结构的高性能复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有中间层结构的高性能复合纳滤膜的制备方法，属于膜分离技术领域，解决的是纳滤膜通量较低、中间层与基膜之间结合作用力较弱的问题。所述的高性能复合纳滤膜的制备方法包括：配制铸膜液，通过相转化法制备超滤或微滤基膜；使用多酚类化合物、氧化剂和多胺类化合物配制沉积液；将基膜浸泡在沉积液中构筑中间层；沉积中间层的膜表面进行哌嗪与均苯三甲酰氯的界面聚合反应；热处理后制得具有中间层结构的复合纳滤膜。本发明利用多酚类化合物的粘附作用提高中间层的稳定性，得到的复合纳滤膜具有高通量和优异的截留性能，在一二价阴离子分离、抗生素去除、染料去除、无机盐去除等方面具有广泛地应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有中间层结构的高性能复合纳滤膜的制备方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

纳滤膜分离技术因具有分离效率高、能耗低、环境友好且便于与其他技术耦合等优势，在海水淡化、饮用水处理、工业废水处理等领域有着广泛地应用。制备纳滤膜常用且比较成熟的方法为界面聚合法，该法利用两种反应活性很高的单体在互不相溶的两相界面处反应，聚合形成一层纳米级的薄膜。界面聚合法简单高效，制得的纳滤膜具有优异的截留性能，但截留率与通量之间的“trade-off”效应难以使膜的溶质截留率和通量同时提高，成为纳滤膜改性的焦点问题。

近年来，研究人员通过在基膜与聚酰胺分离层之间引入中间层提高了复合纳滤膜的渗透通量，打破了trade-off效应。Hao等人利用原位合成法在聚砜超滤膜表面合成壳聚糖/壳聚糖纳米颗粒(CS/CSP)层，然后进行界面聚合反应，制备了渗透通量高达45.2L·m^-2·h^-1·bar^-1的复合纳滤膜【Journal of Materials Chemistry A，2020，8(10)：5275-5283】。吴洪等通过真空抽滤法在多孔基膜上构筑COFs中间层，界面聚合后得到的聚酰胺分离层薄且致密，在较低的操作压力(0.2MPa)下，该膜具有较高的水通量并保持优异的分离性能【发明专利201710991955.1】。Chan等以两性离子功能化的碳纳米管(CNTs)为中间层，利用CNTs提供的水传输通道使复合纳滤膜的渗透通量提高了三倍【Journal of MembraneScience，2016，515：238-244】。苏保卫等首先在中空纤维基膜表面修饰一薄层二维纳米材料，然后在二维纳米材料修饰层上进行界面聚合，显著提高了复合膜的通量和截留性能，该膜在0.5MPa跨膜压差下对Na₂SO₄的截留率大于95％，水通量大于30L·m^-2·h^-1【发明专利202010135143.9】。

纳米材料作中间层虽然可以提高膜的渗透通量，但是纳米材料分散性较差、与多孔支撑层或选择性分离层的作用力较弱，导致纳米材料中间层在长期过滤过程中存在流失等问题，而且纳米材料成本较高且制备过程复杂，难以规模化工业应用。因此，受贻贝黏附的启发，本发明报道一种简单的制备高性能复合纳滤膜的方法，该方法以多酚类聚合物为复合纳滤膜的中间层，提高纳滤膜的通量以及中间层的稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是纳滤膜通量较低、中间层与基膜之间结合作用力较弱的问题。

本发明解决所述纳滤膜通量较低、中间层与基膜之间结合作用力较弱问题的技术方案是提供一种具有中间层结构的高性能复合纳滤膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a)基膜制备：将基膜高分子聚合物溶于有机溶剂中，添加致孔剂，配制铸膜液，通过相转化法制备超滤或微滤基膜，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种以上，致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、氯化锂中的一种；