[发明专利]一种用于染料浓缩脱盐的纳滤膜的制备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于染料浓缩脱盐的纳滤膜的制备方法，分属于膜分离技术领域。

背景技术

近年来，染料行业的竞争日趋激烈，对染料的要求也越来越高，色彩鲜艳，上染率高的环保染料、无盐液体染料备受欢迎。直接染料的传统生产工艺中，一般经过盐析、过滤和浓缩等工艺过程；目的是脱盐，除去未反应的原料、中间体及副染料，脱去水分，以得到所需浓度和纯度的染料，然后进行喷雾干燥，制成粉状染料或者直接制成液体燃料。实践证明，合成和盐析过程带来的杂质、盐分汇集了大量影响染料纯度、强度和溶解度的成份，只有减少染料中的杂质、盐分才能提高染料的着色强度及染料纯度等。目前，国内的传统染料生产工艺主要采用盐析或酸析分离染料成份，产品纯度不高，而且不同批次的产品质量一致性较差，使产品质量收到很大限制。因此，如何去除这些杂质、盐分，提高染料品质，节能降耗、减少污染，是直接染料行业当前急需解决的问题之一。

膜分离是一种高效节能的分离材料，具有广泛的应用前景，纳滤膜是国内外大力开发的新型分离膜，现已成为分离膜领域中的研究热点。它的操作压力和截留分子量处于反渗透和超滤之间，而且纳滤膜的截留分子量范围相对较窄(200-1000)，孔径处于纳米级，属新型纳米材料。纳滤膜非常适合于直接染料及水溶性染料的生产。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种用于染料浓缩脱盐的芳香聚酰胺纳滤膜的制备方法。采用本发明技术，所制芳香聚酰胺纳滤膜能在较低操作压力下(0.4-0.6MPa)，对分子量在400左右的酸性染料具有很好的浓缩脱盐能力，并且该法的成膜工艺简单，操作方便，运行成本低，很容易实现工业化生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

(1)铸膜液的配制：将干燥的芳香聚酰胺溶解在有机溶剂中，并加入一定量的添加剂，搅拌并恒温溶解，形成芳香聚酰胺/溶剂/添加剂三元铸膜液，密闭静止脱泡，即可制得所需的铸膜液。铸膜液中芳香聚酰胺主要为聚间苯二甲酰间苯二胺，浓度为15％-20％。铸膜液中添加剂主要为无机盐和有机物，包括氯化钙、氯化锂以及高氯酸锂等中的一种，优选氯化锂，含量为3％-7％。有机添加剂包括聚乙二醇-400，聚乙二醇-600，聚乙烯吡咯烷酮、丙烯酸等中的一种。优选聚乙烯吡咯烷酮，含量为1％-5％。有机溶剂可采用N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种。

(2)相转化法制膜

将脱泡完全且保温的铸膜液经过滤后，用刮刀刮制成膜。在烘箱中进行溶剂部分蒸发后，进入凝胶浴中使其凝固成型。为了保持纳滤膜的性能，必须将其在湿态下保存。制膜室的相对湿度在45％-60％，温度为25℃-30℃。采用上述方法所制备的芳香聚酰胺纳滤膜，其在较低的压力(0.4-0.6MPa)下，对分子量在400左右的小分子染料具有很好的截留效果，并对1000mg/L的NaCl具有较低的截留率，脱盐率为10％-15％，水通量为97.7-150.8L/(m²h)，对分子量为460的铬黑T的截留率在99％以上。该膜的抗污染能力强，分离效率高，水通量大，可用于工业上染料的浓缩脱盐处理。

附图说明

图1是本发明用于染料浓缩脱盐的纳滤膜的表面扫描电镜图片

图2是本发明用于染料浓缩脱盐的纳滤膜的截面扫描电镜图片

具体实施方式

下面的实例用于阐述本发明，并不用于解释限制本发明的保护范围。在实施例中，渗透通量和脱盐率及染料截留率分别定义为：

实施例1，将7g的氯化锂和1g的聚乙烯吡咯烷酮溶解于74g N，N-二甲基乙酰胺中，然后加入18g的芳香聚酰胺，将该混合物于90℃恒温溶解，真空脱泡，制得铸膜液。将一定量所制铸膜液放入料槽中，以聚酯无纺布为支撑层，通过塞尺控制膜厚度为0.2mm。将铸膜液涂至无纺布上后，在90℃烘箱中停留0.3min，蒸发一部分溶剂，之后进入凝胶浴中固化成膜。所制得膜放入纯水中24h以上以完全去除多余的有机溶剂。在0.6MPa的压力下，该膜纯水通量为150.8L/m²h.用2000mg/L的Na₂S0₄溶液进行测试，其通量为183.1L/m²h，截留率为6.7％。在0.6MPa的操作压力下，该膜对1g/L的铬黑T染料(含1g/L NaCl)的通量为132.7L/m²h，对染料截留率为99.5％，而对NaCl的透过率为89.6％。