高性能纳滤膜及其制备方法和用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115364687A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202210993398.8C02F103/00(2006.01)(22)申请日2022.08.18C02F103/08(2006.01)(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人何本桥李全刘阳河李建新纪艳红赵瑞(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205专利代理师于慧(51)Int.Cl.B01D69/02(2006.01)B01D71/64(2006.01)C02F1/469(2006.01)C02F101/10(2006.01)C02F101/20(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图1页(54)发明名称高性能纳滤膜及其制备方法和用途(57)摘要本发明涉及一种高性能纳滤膜，包括多孔聚合物超滤基膜和分离层，其中所述分离层包含交联聚酰胺负电筛分层和接枝单体正电荷层，所述正电荷层为短直链多元胺在荷负电筛分层表面接枝形成的层。所述纳滤膜对镁离子有优异的截留性能，且对锂离子具有高渗透性，特别适合高镁锂比溶液中的镁锂分离，在高镁锂比时仍能保持优异的镁锂分离性能。本发明进一步涉及所述纳滤膜的制备方法及其在镁锂分离和重金属去除领域用途。CN115364687ACN115364687A权利要求书1/1页1.一种高性能纳滤膜，包括多孔聚合物超滤基膜和分离层，其中所述分离层包含交联聚酰胺负电筛分层和接枝单体正电荷层，所述正电荷层为短直链多元胺在荷负电筛分层表面接枝形成的层。2.根据权利要求1所述的高性能纳滤膜，其中所述分离层厚度为50‑150纳米，分离层孔直径0.8‑1.0纳米。3.根据权利要求1所述的高性能纳滤膜，其中所述短直链多元胺为伯氨基封端，重复单元为‑(NHCH2CH2)‑的多元胺化合物，其重复单元数在1‑5之间。4.根据权利要求3所述的高性能纳滤膜，其中所述短直链多元胺选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺的一种或多种。5.根据权利要求1所述的高性能纳滤膜，其中所述短直链多元胺在纳滤膜表面的接枝率为1‑18％；纳滤膜表面的荷正电基团分布尺寸为1.0±0.3至1.6±0.4纳米。6.根据前述权利要求中任一项所述的高性能纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：1)、在多孔聚合物基膜表面涂覆含有二元胺的水相溶液，静置2‑10分钟，然后除去膜表面多余的水相溶液；2)、在步骤1)膜表面涂覆含有多元酰氯的油相溶液，界面聚合反应10‑120秒，使二元胺与多元酰氯反应生成交联的聚酰亚胺层，用油相溶剂冲洗膜表面，并除去膜表面多余的油相溶液，制得纳滤膜；3)、接着，在步骤2)所得到的纳滤膜表面涂覆含有短直链多元胺的醇溶液，并静置1‑5分钟，使步骤2)中纳滤膜表面残留的酰氯基团与短直链多元胺反应，从而在纳滤膜表面接枝上一层短直链多元胺正电荷层；最后，将所得的膜浸入去离子水中保存，制得富氨单体接枝的弱荷正电纳滤膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中在步骤1)中，所述二元胺选自哌嗪、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、3,5‑二氨基苯甲酸、2,4‑二氨基甲苯、2,4‑二氨基苯甲醚、苯二甲基二胺、1,2‑二氨基环己烷、1,4‑二氨基环己烷、1,3‑双哌啶基丙烷、4‑氨基甲基哌嗪中的一种或多种；所述水相溶液中二元胺质量占0.25‑3.5份，其余为水。8.根据权利要求6所述的制备方法，其中在步骤2)中，所述多元酰氯选自对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、苯二磺酰氯、均苯三甲酰氯、丁二酰氯、丁三酰氯、戊二酰氯、戊三酰氯、己二酰氯、己三酰氯、癸二酰氯、癸三酰氯中的一种或多种；用于配制多元酰氯的油相溶液的有机溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷中的一种或多种；在所述油相溶液中，多元酰氯质量占0.1‑3.5份，有机溶剂质量占96.5‑99.9份。9.根据权利要求1所述的纳滤膜和权利要求6所述的制备方法，其中在步骤3)中，所述短直链多元胺优选乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺的一种或多种；用于配制短直链多元胺的醇溶液的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇的一种或多种；在所述醇溶液中短直链多元胺质量占0.1‑4份，醇溶剂质量占96‑99.9份。10.根据前述权利要求1‑5中任一项所述的高性能纳滤膜在镁锂分离和重金属去除领域的用途，如用于盐湖提锂行业的镁锂分离、海水淡化、工业废水处理。2CN115364687A说明书1/8页高性能纳滤膜及其制备方法和用途技术领域[0001]本发明专利属于膜制造领域，具体涉及一种高性能纳滤膜，并进一步涉及该纳滤膜的制备方法及其在镁锂分离、重金属离子去除等领域的用途。背景技术[0002]近年来，随着全