[发明专利]一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

纳滤是一种新型膜分离技术，其分离的精度介于超滤和反渗透之间，故被认为是疏松反渗透和低压反渗透。纳滤的截留分子量在200-1000之间，孔径为0.5-2nm，主要传质机理基本理论模型有非平衡态热力学模型，孔流模型，溶解-扩散模型和道南效应。纳滤膜的应用更是涉及到现代各个行业和各个领域，比如在石油化工，食品制药，污水处理，海水淡化，电子仿生，甚至军事领域，膜技术都发挥着越来越重要的作用。

制备纳滤膜的方法有以下几种：相转换法，共混法，荷电法和复合法。其中应用最广也最有效的方法是复合法。复合法会涉及到制备基膜和纳滤膜超薄表层两个步骤。纳滤膜基膜的制备方法主要是相转化法，膜表层的制备方法最常用的是界面聚合法。

带有正电荷的纳滤膜具有耐酸碱、耐微生物的污染等优点，在分离Mg²⁺、Ca²⁺等高价态金属离子、纯化低于等电点的氨基酸以及阳离子染料等方面与常规纳滤膜相比具备很大优势。目前，已报道的聚酰胺纳滤膜主要呈电中性或者负电性，带正电荷的纳滤膜主要有表氯醇系列正电荷纳滤膜、聚酰胺系列正电荷纳滤膜。

黄瑞华等在表氯醇交联的壳聚糖上接枝烯丙基三甲基氯化铵得到一种正电荷纳滤膜，在1.2MPa下，对1000mg/L的MgCl₂，MgSO₄和NaCl溶液的通量分别为6.8，6.12和5.51L/(m²h)，截留率分别为97.6％、89.7％及40.7％[Separation and Purification Technology,2008,61,424-429]。黄瑞华等利用表氯醇交联的季铵化壳聚糖和聚丙烯腈的复合纳滤膜，对1000mg/L的MgCl₂的通量和截留率分别为7.04L/(m²h)和96.7％。这些研究表明壳聚糖及其衍生物可作为改性膜表面电荷的材料，但存在通量过低的问题，影响了该正电荷膜的推广[Journal of Membrane Science,2006,286,237-244]。Yong Zhou等在聚酰胺商品纳滤膜上，通过分子量为750000的聚乙烯亚胺的静电沉积来改变膜表面的电荷，沉积时间为2-20小时，所得到的膜对MgCl2的截留率提高至91.2％，但通量低于15.0Lm^-2h^-1也很明显，且沉积为静电作用，作用力小，表面的聚乙烯亚胺容易流失，随着聚乙烯亚胺的浓度降低，所得的膜对MgCl₂的截留率由90％降至70％[Separation and Purification Technology,2009,66,287-294]。

针对目前正电荷纳滤膜普遍存在的截留率低、通量低、荷电材料易流失等问题，迫切需要研发出具有高通量和高截留率且荷电材料不易流失的高性能复合纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜。

本发明的第二个目的是提供一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜及其制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚醚酰亚胺溶于有机溶剂中，配成质量浓度为15％-30％的聚醚酰亚胺溶液，在40-80℃，搅拌3-8小时，静置脱泡3-24小时，制成铸膜液，按比例在600cm²无纺布的光滑面上刮12-20g的铸膜液，在空气中放置，放置时间为0-60秒，放入质量浓度为3％-12％的乙二胺水溶液中，浸泡时间为5-60min，取出用去离子水冲洗，晾干后得到交联后的基膜，将无纺布的刮铸膜液的一面称A面；

(2)将间苯二胺和正电荷材料放入水中配成水溶液，使间苯二胺的质量浓度为1％-2％，使正电荷材料的质量浓度为0.5％-2％；

(3)将交联后的基膜的A面浸泡在步骤(2)配制的水溶液中30-120秒，取出晾干，再将所述A面浸泡在质量浓度为0.05％-0.1％的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，30-120秒后取出，晾干，得到高通量高截留率正电荷复合纳滤膜。

有机溶剂优选N，N-二甲基乙酰胺、体积为1-2：1的N，N-二甲基甲酰胺与1,4-二氧六环的混合液或体积为1-2：1的N-甲基吡咯烷酮与四氢呋喃的混合液。

步骤(1)所述聚醚酰亚胺溶液的质量浓度较好的是20％。