[发明专利]一种含两性离子的高渗透性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，尤其涉及一种含两性离子的高渗透性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，纳滤作为一种介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动的膜分离过程，已成为膜分离技术研究的热点。纳滤膜一般是荷电膜，其通过孔径筛分和静电排斥双重作用实现对不同价态的无机盐及各种有机物的分离。它对单价离子的截留率一般低于50％，但对二价或多价离子及有机物分子（分子量介于200～1000）的截留率大于90％。纳滤膜凭借其独特的分离效果，现已被广泛应用于水软化、废水处理、生物制药、石油化工等领域里物质的分离与提纯。

自上世纪80年代末期以来，纳滤膜制备技术已得到了迅速的发展，其制膜材料的种类也越来越多。如醋酸纤维素类，芳香族聚酰胺类，磺化聚（醚）砜类等都已被用于纳滤膜的制备（US Patent 4,039,440；Journal of Membrane Science 83 (1993) 81-150）。但是由这些高分子材料制备的纳滤膜都在一定程度上存在其各自的缺点与不足，如膜的耐污染性较差，与游离氯接触易发生降解，膜的渗透通量较低等。因此，对现有的膜材料进行改性，或开发新的制膜材料已成为当今纳滤膜研发的主要方向。已有报道将高分子改性剂聚二甲基硅氧烷，聚酰胺树状大分子等，引入到聚酰胺纳滤膜中，用来提高膜的渗透通量（CN 101559334 A；CN 1636623 A）。但这些改性剂的制备方法通常较为复杂，成本较高，限制了其大规模的生产。另外，也有采用光引发，等离子体辐射等方法制备新型纳滤膜或对现有纳滤膜表面进行改性的（Journal of Membrane Science 313 (2008) 242–249；Journal of Membrane Science 254 (2005) 303–310）。但采用辐射技术制膜时，需要特殊的辐射源设备，不易进行规模化生产；再有，制膜的条件难于控制，膜的性能不稳定。因此，急需开发出新的制膜材料，采用简便的制膜方法，生产出综合性能优良的纳滤膜。

最近，有报道将含有两性离子的高分子作为超滤膜的改性材料，由于其含有两性离子具有良好的亲水性和抗菌性，能够提高膜的渗透通量和耐污染性。例如，Susanto等采用光引发接枝聚合的方法，将两性离子单体SPE引入到聚醚砜超滤膜表面，膜的亲水性和耐污染性均有所提高（Langmuir 23 (2007) 7818-7830）。姜忠义等采用自由基共聚的方法，制备了含两性离子的共聚物PAN–MPDSAH，并将其通过相转化法制得了抗污染性优良的超滤膜（Journal of Membrane Science 340 (2009) 164–170）。但现有报道的含有两性离子的高分子材料在水中的溶解性较差，很难采用简单的方法，制备得到纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含两性离子的高渗透性纳滤膜及其制备方法。

由聚砜超滤膜为支撑层和含有两性离子基团的三元共聚物为功能层组成的含两性离子的高渗透性纳滤膜。

含两性离子的高渗透性纳滤膜的制备方法的步骤如下：

1）将2～5质量份的含有季胺基团的单体、1质量份的丙烯酸羟烷酯单体和0.06～0.6质量份的两性离子单体加入水中，配成质量百分比浓度为10～30%的水溶液，通入氮气，加入质量百分比浓度为1～3%的水溶性氧化－还原引发剂, 在35～50^oC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，得到含两性离子的三元共聚物，真空干燥后备用；

    2）将1～2.5质量份的上述含两性离子的三元共聚物，0.1～0.45质量份的多元醛加入水中溶解，再加入硫酸调节溶液pH值为2～4，在室温下搅拌均匀，得到澄清透明的水溶液；在20～30^oC的温度和50～60%的空气相对湿度条件下，将聚砜超滤膜在上述水溶液中浸渍2～5分钟，取出排除表面过量溶液；再将其置于40～60^oC的烘箱中固化2～4小时，得到含两性离子的纳滤膜。