[发明专利]一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法，属于水处理领域。

背景技术

纳滤膜极易受到有机污染，其表面电荷、憎水性、粗糙度等特性，对膜的有机吸附污染及阻塞有重大影响。一方面，极性有机物在纳滤膜表面上的吸附可能以氢键作用、色散力吸附和憎水作用进行；这些表面活性剂吸附层的形成，使水分子要透过膜就必须消耗更高的能量；正是因为这个增加的活化能，最终导致产水量的下降。另一方面，憎水性有机物与水间的相互作用使这些扩散慢的有机物富集在膜表面上，即高分子低扩散性的有机物会浓缩在膜表面上；而高分子有机物的浓差极化也有利于它们吸附在膜表面上；且水中离子(主要是Ca^2-)与有机物官能团相互作用，也会改变这些有机物分子的憎水性和扩散性，从而使得非极性有机物、憎水性有机物吸附在纳滤膜表面上造成膜污染。

纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。筛分效应是指分子量大于膜的截留分子量的物质将被膜截留，反之则透过；电荷效应又称为Donnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应，利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。目前常用的纳滤膜多为荷电膜，与非荷电纳滤膜相比，对一些特定的离子有较好的脱除效果，但是荷电膜容易吸附水中的杂质造成膜污染，从而导致膜性能下降。可是换一个角度来看，如果利用这一特性，使膜表面吸附功能物质，则可以通过改变膜表面性质，诸如提高亲水性、粗糙度，填充膜孔提高截留率等，从而改善纳滤膜整体性能。

CN1293138C公开了一种合成高分子膜用表面处理剂及合成高分子膜的表面处理法，是通过由侧链含有氮有机基的特定乙烯基共聚物及润滑剂的表面处理剂对合成高分子膜表面进行一定的处理，赋予了合成高分子膜优异的防带静电性、防雾性和优异的滑动性。但该方案并不适用于解决纳滤膜脱除率高但膜通量较低的问题。

发明内容

本发明提供了一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法，解决了纳滤膜脱除率高，使膜表面易受到污染而使膜通量较低的问题。

本发明的技术方案如下所述。

一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于：由抗菌纳米粒子、活性剂和溶剂组成；其中，抗菌纳米粒子的含量为0.01～10wt%、活性剂的含量为0.1～30wt%，其余为溶剂；

所述抗菌纳米粒子是指二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化锆、蒙脱土和碳纳米管中的任一种或几种组合；

所述抗菌纳米粒子的粒径为1～500nm，优化为10～200nm；

所述溶剂是指水、乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇和丙酮中的任一种或几种；

所述活性剂是指乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、磷酸酰乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N、N-二乙基乙醇胺、苯乙醇胺、油酸三乙醇胺、聚乙醇胺、三氟化硼三乙醇胺络合物、N-氨基乙醇胺、吡啶酮乙醇胺盐、N-苄基乙醇胺、乙醇胺巯基乙酸盐、N-丁基二乙醇胺、叔丁基乙醇胺、椰子油酰二乙醇胺、三乙醇胺盐酸盐、三乙醇胺磷酸盐、十四酰磷酸酰乙醇胺、甘油、甘油醚和十二烷基硫酸三乙醇胺等中的任一种或几种；

上述的纳滤膜的表面处理剂，其制备方法是将纳米粒子分散于溶剂中，在20～40℃下搅拌至分散均匀，加入活性剂，搅拌1～10h，溶解后获得表面处理剂。

一种纳滤膜的表面处理方法，主要包括以下步骤：

（1）表面处理剂涂覆或浸渍：将上述表面处理剂均匀涂覆于纳滤膜表面，或者将纳滤膜表面浸渍于表面处理剂中；

（2）表干处理：对纳滤膜采用风刀表干处理；

（3）烘干处理：置于烘箱中，在15-80℃下烘干处理0.1～1h，即可。

所述步骤（1）中的涂覆是指采用刮涂、喷涂的方式，将表面处理剂均匀涂敷于纳滤膜膜面，喷涂于膜面上的处理剂为10～200g/m²，喷涂后溶液在膜面保持0.1～10min。

所述步骤（1）中的浸渍是指将纳滤膜膜片浸在10～60℃的表面处理剂中0.1～10min。