一种超高通量复合纳滤膜的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113019146A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110373368.2(22)申请日2021.04.07(71)申请人河北工业大学地址300401天津市北辰区双口镇西平道5340号(72)发明人田家宇宋宾张瑞君肖峰高珊珊(74)专利代理机构北京开阳星知识产权代理有限公司11710代理人王璐(51)Int.Cl.B01D67/00(2006.01)B01D69/12(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D61/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种超高通量复合纳滤膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种超高通量复合纳滤膜的制备方法，通过将具有特殊分子结构的超支化聚酯分子与哌嗪分子共混的方式获得具有协同反应能力的复合水相单体溶液，再经过随后与多元酰氯在支撑层上的可控界面聚合反应，形成具有特殊结构与功能的活性分离层。超支化聚酯分子的引入一方面通过影响界面特性而控制哌嗪与多元酰氯的聚合反应，另一方面使得其分子表面含有的大量伯羟基同时参与聚合，由此将其二分支圆形结构和分子内部的纳米级孔道以共价键的方式锚固于活性分离层之内，从而生成超薄、光滑且渗透选择性强的超高通量复合纳滤膜。该方法操作简单简便，成本低廉，原材料来源广，容易实现工业化生产。CN113019146ACN113019146A权利要求书1/1页1.一种超高通量复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)配制复合水相单体溶液：以纯水作为溶剂，分别加入超支化聚酯分子、哌嗪和氢氧化钠，充分搅拌溶解后备用；2)配制有机相单体溶液：将多元酰氯作为有机相单体溶解于非极性有机溶剂中，充分搅拌溶解后备用；3)界面聚合：以超滤膜作为制备超高通量复合纳滤膜的基膜，利用步骤1)配制的复合水相单体溶液对基膜表面进行浸没，随后倒掉溶液，并用柔性橡胶板刮除表面多余液滴，然后立即将步骤2)配制的有机相单体溶液倒向膜表面，并静置反应10～60s，随后倒掉表面的有机相单体溶液，并立即用有机溶剂润洗表面，以清除多余的多元酰氯单体，终止界面聚合反应；最后将膜样品置入烘箱进行热处理，热处理温度为40～60℃，热处理时间为2～5min，热处理结束后得到本发明所述的超高通量复合纳滤膜；以上步骤1)和步骤2)不分先后。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合水相单体溶液中，超支化聚酯分子的添加量为0.1～2w/v％，哌嗪的添加量为0.05～0.5w/v％，氢氧化钠的添加量为0.2～1w/v％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机相单体溶液中，多元酰氯的添加量为0.1～2w/v％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述非极性有机溶剂选自正己烷、环己烷、甲苯、正庚烷或正辛烷中的一种或多种。6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述基膜在使用前，预先利用乙醇溶液进行清洗，以去除超滤膜制备和储存过程中添加的化学药剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，清洗时采用1％乙醇溶液浸泡15min，随后超声清洗1min，重复两遍。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述基膜为以聚砜、聚醚砜、磺化聚砜或聚丙烯腈为主体制备的光滑、亲水且截留分子量为5万～10万道尔顿的多孔超滤膜。2CN113019146A说明书1/5页一种超高通量复合纳滤膜的制备方法技术领域[0001]本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种超高通量复合纳滤膜的制备方法。背景技术[0002]20世纪70年代，随着界面聚合技术(IP)的问世，研究者利用胺基和酰氯及其衍生有机物通过界面聚合反应，在多孔的基膜表面形成具有选择透过性的薄膜复合纳滤膜。截止到目前为止，界面聚合法是市场中应用最广泛，有效的纳滤膜制备方法。纳滤膜基于以下特点：分离尺寸介于超滤和反渗透之间；表面的分离层常含有可电离的官能团；相对反渗透膜，纳滤膜具有较高的水通量和较低的操作压力。纳滤膜可实现对一价离子的低截留率、对二价离子的高截留率，可以有效分离二价和单价盐，具有去除多价离子、天然有机物和染料的能力，在海水淡化预处理、染料提纯脱盐、去除水中新兴污染物和废水资源化等方面得到了广泛的应用。[0003]纳滤膜的溶剂渗透性和溶质选择性之间存在的“trade‑off”效应是制约其发展应用的巨大现实问题，因此如何实现纳滤膜的高渗透选择性，是纳滤膜制备面临的重要挑战。研究者们普遍认为：纳滤膜的渗透选择性是由其选择分离层的结构(如厚度、孔径及其分布、膜