[发明专利]一种复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纳滤膜以及制备方法。

背景技术

纳滤膜是介于反渗透膜和超滤膜之间的一种新型分离膜,通常是指透过物尺寸小于10nm的滤膜。其技术特点是通过空间位阻和静电作用实现对溶解组分的选择性透过，且操作系统压力远远低于反渗透过程(操作压力通常为0.4-1MPa)，纳滤膜对二价离子和分子量大于200的溶质的截留率大于90％，而对一价离子和低分子量溶质的截留率一般低于50％，因而可实现对物质的选择性分离。

近年来，纳滤膜技术被广泛地应用在苦咸水和废水处理、饮用水生产、气体分离、药物分离、食品加工、病毒过滤、海水淡化和工业分离等方面。同时随着纳滤膜应用范围越来越广，对纳滤膜的需求也越来越高。因此，研发具有更好传输性能以及更高分离性能的纳滤膜的需求，已成为膜分离技术领域备受关注的研究重点之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合纳滤膜及其制备方法，该纳滤膜制造简单、对设备要求不高，膜的亲水性较强，膜的水通量及离子交换容量较高，抗污染能力增强，适于低压分离过程操作。

为达到以上目的，本发明提供一种复合纳滤膜，其通过以下步骤制得：

(一)使用离子液体修饰聚吡咯纳米管；

(二)将离子液体修饰后的聚吡咯纳米管制成溶液，使用一定孔径的过滤膜过滤上述溶液，使得滤液中的聚吡咯纳米管按一定的方向排列，然后将一定量的聚醚砜加入上述滤液中制备铸膜液，然后通过相转化法制得复合纳滤膜。

优选地，步骤(一)中，所述修饰聚吡咯纳米管的离子液体为吡啶类离子液体或咪唑类离子液体。

优选地，所述离子液体修饰聚吡咯纳米管的方法为：将一定量的聚吡咯纳米管分散于一定量的二甲基甲酰胺中，然后加入一定量的1,2－二溴代苯、丁基醇钾、CuFe₂O₄以及吡啶及其衍生物或咪唑及其衍生物，在氮气气氛中加热到100～130℃，回流反应24～36小时，然后抽滤、洗涤、干燥后得到离子液体修饰后聚吡咯纳米管。

优选地，所述吡啶及其衍生物选自下列一种或几种：吡啶、3-甲基吡啶、3-苯基吡啶；所述咪唑及其衍生物选自下列一种或几种：咪唑、N-甲基咪唑、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-异丙基咪唑。

优选地，所述二甲基甲酰胺的质量是所述聚吡咯纳米管质量的5-10倍，所述1,2－二溴代苯的质量是所述聚吡咯纳米管质量的5-10倍，所述丁基醇钾的物质的量是所述1,2－二溴代苯的物质的量的4-5倍，所述CuFe₂O₄的物质的量是所述1,2－二溴代苯的物质的量的5-10倍，所述吡啶及其衍生物或咪唑及其衍生物的物质的量与所述1,2－二溴代苯的物质的量相等。

优选地，步骤(二)具体地为：将离子液体修饰的聚吡咯纳米管均匀分散于四氢呋喃中制成溶液；使用孔径为0.2μm的聚四氟乙烯滤膜过滤上述溶液，使得滤液中的聚吡咯纳米管按一定的方向排列；将一定量的聚醚砜加入上述滤液中，当聚醚砜完全溶解后过滤并真空脱泡，得到铸膜液；将铸膜液刮于表面光洁的基材，从而形成薄层液膜；待薄层液膜中的溶剂挥发一定时间后，将其浸入20～25℃的水凝胶浴中相转化成膜。

优选地，所述四氢呋喃的质量为所述离子液体修饰的聚吡咯纳米管的5-10倍，所述聚醚砜的质量为所述离子液体修饰的聚吡咯纳米管的15-25倍。

优选地，在步骤(一)之前，还包括聚吡咯纳米管的合成，合成方法为：将一定量的FeCl₃·6H₂O分散于一定量的甲基橙溶液中，其中甲基橙的物质的量为FeCl₃·6H₂O的1/8-1/10，等有絮状物质生成时，加入一定量的吡咯单体，其中吡咯单体的质量为FeCl₃·6H₂O质量的4％-8％，室温搅拌20～36小时，得到黑色的悬浮液，过滤烘干后得到聚吡咯纳米管。

本发明还提供一种复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(一)使用离子液体修饰聚吡咯纳米管；

(二)将离子液体修饰后的聚吡咯纳米管制成溶液，使用一定孔径的过滤膜过滤上述溶液，使得滤液中的聚吡咯纳米管按一定的方向排列，然后将一定量的聚醚砜加入上述滤液中制备铸膜液，然后通过相转化法制得复合纳滤膜。

本发明的上述优选实施例具有以下有益效果：