[发明专利]一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳滤膜分离领域，尤其涉及一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

近年来，膜分离技术凭借其节能、高效、环保的优势，在物质分离纯化领域得到了迅速的发展。其中，纳滤作为一种新型的压力驱动膜分离过程，已成为膜分离技术研究的热点。纳滤膜的孔径和截留分子量处于反渗透膜和超滤膜之间，对物质的分离主要是靠孔径筛分作用和静电排斥作用实现的。一般而言，纳滤膜对多价盐离子和分子量大于200的有机物具有较高的截留率，而对单价盐离子和低分子量有机物的截留率很低，因而可实现对物质的选择性分离。由于纳滤膜具有这种独特的分离效果，已被广泛用于水软化、废水处理、生物制药、石油化工等领域里物质的分离与提纯。

目前，大多数商品化纳滤膜为复合膜，由表面功能层和底部支撑层组成，根据膜制备方法划分，主要有界面聚合法制得的聚酰胺PA膜和相转化法制得的醋酸纤维素CA、磺化聚(醚)砜SPESf/ SPSf、磺化聚醚醚酮SPEEK膜等两大类。界面聚合法得到的聚酰胺纳滤膜耐氯性差，皮层易发生氧化。Buonomenna等采用相转化法制备了聚醚醚酮类的荷正电的PEEKWC纳滤膜(Reactive&Functional Polymers 69(2009)259-263)。但采用此种方法制膜时，其制备步骤较为繁复，膜的结构和性能难于控制。然而，表面涂覆法作为一种简单的制膜方法，仅需将功能性聚合物溶液直接涂覆于基膜表面，进行固定化处理即可，且所得复合膜的结构和性能易于调控，现已越来越多的将此法用于复合纳滤膜的制备。

现有纳滤膜大部分是荷负电性的，而在实际应用领域中，许多情况需要膜是荷正电性的，如高价金属离子的回收、电镀废水的处理、含放射性金属离子废水的处理等。现已开发的可用于荷正电纳滤膜制备的功能性聚合物材料还十分有限，采用表面涂覆这种简单的制膜方法，制备荷正电纳滤膜的报道仅有以下几种：Xu等用溴代化处理后的聚苯醚PPO，以多元胺为交联剂，通过原位化学交联的方法制得了荷正电的纳滤膜(Journal of Membrane Science 215(2003)25-32)。Gao等报道了一系列采用化学交联的方法，用壳聚糖及其衍生物类生物高分子材料制备的荷正电纳滤膜(Separation and Purification Technology 58(2008)393-399；Desalination 233(2008)147-1 56和Desalination 239(2009)38-45)。随着膜分离技术应用领域的日益扩展，市场对荷正电的纳滤膜的需求也越来越多，急需开发出一系列新型的制膜材料，并采用简便的制膜方法，生产出分离性能优良的荷正电的纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。

荷正电复合纳滤膜及其制备方法包含如下步骤：

1)将2～5质量份的含有叔胺基团的单体和1质量份的丙烯酸羟烷酯单体加入水中，配成质量百分比浓度为10～30wt％的水溶液，通入氮气，加入质量百分比浓度为1～3wt％的水溶性氧化-还原引发剂，在35～50℃下进行溶液聚合，聚合时间为8～24小时，用丙酮将聚合物沉淀，多次洗涤后，得阳离子型共聚物，真空干燥后备用；

2)将1～2.5质量份的上述阳离子型共聚物加入水中溶解，加入0.1～0.45质量份的多元醛，再加入无机酸调节溶液pH值为2～4，在20～30℃的温度下搅拌3小时，静置8～12小时，得到均匀透明的溶液；

3)在20～30℃的温度和50～60％的空气相对湿度条件下，将上述溶液均匀涂敷于支撑层上，再将其放置于40～60℃温度的烘箱中2～4小时，得到荷正电复合纳滤膜。

步骤1)中所述的含有叔胺基团的单体为甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸-N，N-二乙氨基甲酯或甲基丙烯酸-N，N-二甲氨基甲酯。步骤1)中所述的丙烯酸羟烷酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯或甲基丙烯酸羟丙酯中。步骤1)所述的氧化-还原引发剂中的氧化剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述的氧化-还原引发剂中的还原剂为亚硫酸氢钠，氧化剂和还原剂的质量比为1∶1。步骤2)中所述的多元醛为乙二醛或戊二醛。步骤2)中所述的无机酸为硫酸或盐酸。步骤3)中所述的支撑层为聚砜平板超滤膜或聚丙烯腈平板超滤膜。