一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法.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CN113856472A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111246131.4(22)申请日2021.10.26(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)发明人陈英波王传风赵冰磊(51)Int.Cl.B01D63/02(2006.01)B01D63/00(2006.01)B01D67/00(2006.01)B01D69/02(2006.01)B01D71/56(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法，通过配置含有多元胺单体的涂覆液，采用在线涂覆装置利用相转化在增强的中空纤维膜外表面形成富含胺单体的涂覆层，随后与酰氯溶液接触原位诱导界面聚合发应，从而得到高通量无缺陷聚酰胺中空纤维纳滤膜。本发明制备的纳滤膜具有超薄的聚酰胺选择层和碗状的表面结构，有助于降低水传输阻力，提供更高的渗透比表面积，具有与传统纳滤膜相类似的截留性能和更优异的渗透性能。该纳滤膜分离层连续均匀、具有分离过程中性能稳定、反洗过程中功能层稳定不易脱落等优势。制膜方法简单、经济、便于在连续化生产中实现，预期在饮用水净化、海水淡化及废水分盐资源化方面具有广阔的应用前景。CN113856472ACN113856472A权利要求书1/1页1.一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜，其特征在于包括如下步骤：1)配置涂覆液：将聚合物、多元胺单体、有机溶剂按照如下质量百分比混合：聚合物10～25wt％、多元胺0～3wt％、溶剂70～85wt％，各组分总和为100％；所述混合物在常温下搅拌4～24h得到均质涂覆液；2)配置双浴：包括第一凝固浴和第二反应浴；其中，所述第一凝固浴为水，所述第二反应浴为浓度为0.01～1.0w/v％的多元酰氯有机溶液；3)制备高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜：中空纤维超滤膜在牵引力作用下以0.01～0.1m/s的恒定速率垂直穿过涂覆装置，所述涂覆液均匀地涂覆于中空纤维膜的外表面，经过1～10cm的空气间隙后，首先进入凝固浴0～60s，通过有机溶剂和水的双扩散，涂覆液固化形成富含胺单体的涂覆层，然后穿过一个填充有滤纸或其他吸水材料的圆形设备以从涂层表面去除多余的胺溶液，随后进入第二反应浴，与多元酰氯溶液接触10～120s，在涂覆层的表面原位诱导界面聚合发应，从而得到高通量无缺陷的聚酰胺中空纤维纳滤膜。2.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述聚合物为聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)或聚丙烯腈(PAN)的其中一种或其任意比例的混合物。3.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述多元胺单体为哌嗪、对苯二胺或间苯二胺的其中一种或几种的混合物。4.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述溶剂为二甲基亚砜(DMSO)、N，N‑二甲基乙酰胺(DMAc)、N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)、N‑甲基吡咯烷酮(NMP)中的其中一种。5.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述多元酰氯溶液为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯或联苯四甲酰氯中的一种或几种的混合物。6.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述多有机溶液为正己烷、环己烷或庚烷中的一种或几种的混合物。7.如权利要求1所述的高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述涂敷装置内含涂敷液，其出口直径比中空纤维超滤膜外径大0.05～0.7mm。2CN113856472A说明书1/5页一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳滤膜的制备技术领域，具体涉及一种高通量聚酰胺中空纤维纳滤膜及其制备方法。背景技术[0002]纳滤是一种分离效果介于反渗透和超滤之间的膜分离技术。纳滤膜以分离性能优异、能耗及成本低、环境友好等优势，在水净化、废水回收和海水淡化等领域显示出巨大的潜力。[0003]到目前为止，市售的纳滤膜主要是薄膜复合(TFC)平板膜，主要通过界面聚合(IP)反应构建的选择性聚酰胺(PA)层和多孔聚合物基底。尽管传统的TFC膜具有较高的溶质截留率，但较低的水渗透性不可避免地阻碍其应用。目前将功能性纳米材料(例如碳纳米管、氧化石墨烯、纤维素纳米晶体、金属有机骨架，共价有机骨架等)掺入PA层中可有效提高水的渗透性。但是，纳米填料的不利分散及其团聚可能会导致界面缺陷，从而损害溶