[发明专利]聚氯乙烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚氯乙烯中空纤维复合纳滤膜，包括基膜及在基膜表面形成的超薄分离层；基膜为聚氯乙烯中空纤维微孔膜；超薄分离层为聚酰胺层；制备方法包括：一步，去离子水冲洗基膜组件，空气吹扫基膜内表面，第一种多元胺溶液引入基膜内腔，胺化后空气吹扫膜丝内表面；二步，第二种多元胺溶液引入基膜内腔，稍沥干后空气吹扫膜丝内表面；三步，多元酰氯溶液引入经一步处理膜组件、二步处理膜组件或一步和二步处理膜组件膜内腔，反应后空气中晾置；四步，去离子水冲洗经以多元胺为水相单体、多元酰氯为有机相单体界面聚合处理的膜组件，得呈现荷正电性的聚氯乙烯中空纤维复合纳滤膜；对水中硝酸铅、硫酸镁、氯化镁、氯化钙截留率达95％以上。

技术领域

本发明涉及膜分离技术，尤其涉及用于水中重金属阳离子截留和饮用水软化的一种聚氯乙烯中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

近年来，水污染问题日益严峻，特别突出的是重金属污染问题。重金属是指比重大于4.0并对生物体有毒性的金属元素，主要包括铅、镉、铬、镍等。重金属具有很高的毒性，即使浓度很低，也可能干扰人体的正常代谢活动。重金属具有富集性，通过食物链浓缩并最终进入人体，从而引起人们非致死性和致死性损害。铅是常见的重金属之一，电池、石油、油漆、玻璃等行业均会产生含铅废水。铅的毒性很高，对人体有许多不利影响，如神经毒性、血液毒性、肾毒性等。因此，开发有效去除水中重金属的技术意义重大。

软化是水处理的重要组成部分，主要考虑的是去除水中成垢的金属离子，如钙离子(Ca²⁺)、镁离子(Mg²⁺)等。我国有大面积盐碱地区，有些地区的水硬度经常高于饮用水水质标准中硬度的要求。有研究表明，水的硬度在170度左右对人体最合适，长期饮用高硬度水会对人的身体健康造成严重损害。显然，开发高效的饮用水除硬技术十分必要。

目前，水中重金属去除技术主要有化学沉淀、混凝、离子交换、吸附、膜过滤等方法。主要的生活饮用水软化方法有石灰药剂强化混凝法、离子交换法和膜分离法。近年来，膜分离法在水处理领域扮演着越来越重要的角色。

纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜分离过程，由于其具有纳米级的膜孔径，膜表面多带电荷,对相对分子量为200-1000的小分子有机物和多价离子具有良好的截留效果。纳滤具有操作压力低、浓缩水排放少、出水水质优、操作简单、自动化程度高、占地面积省等优点，在饮用水软化和重金属离子截留等领域具有十分广阔的前景。开发高性能的新型纳滤膜对纳滤技术的推广和应用十分关键。

基膜的结构和化学性质对最终复合膜的性能有很大影响。目前常用的复合膜基膜材料有聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。PVC是一种应用广泛的合成树脂材料，有如下优点：耐酸碱性强，耐有机溶剂，如卤代烃、脂肪烃、芳烃、醇、醛等。目前PVC超、微滤膜已经商品化，关于其改性及应用的研究也有不少，然而，以PVC微孔膜为基膜制备复合纳滤膜的报道较少。