[发明专利]一种含氟聚酰胺复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种含氟聚酰胺复合纳滤膜的制备方法。该方法主要包括以下步骤：采用相转化法制备聚醚砜超滤基膜；再将膜依次浸泡在低浓度的水相单体哌嗪和有机相单体均苯三甲酰氯中，经界面聚合而制成聚酰胺复合纳滤膜；采用表面接枝三乙烯四胺对聚酰胺复合纳滤膜进行表面胺化后，再通过迈克尔加成反应修饰甲基丙烯酸六氟丁酯，制备含氟聚酰胺复合纳滤膜。本发明的优点在于：该制备方法将表面接枝与迈克尔加成结合，过程简单易操作，相对于传统聚酰胺复合纳滤膜，本方法制备的含氟聚酰胺复合纳滤膜在较低的操作压力(0.2MPa)下，具有较高的水通量和分离性能，且表现出了良好的抗污染特性。

技术领域

本发明涉及一种含氟聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，属于复合膜的制备技术领域。

背景技术

纳滤技术是分离精度介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，纳滤膜的孔径在0.5-2nm，其操作压力通常为0.3-1.0MPa，截留分子量在200-1000范围内。与反渗透相比，纳滤膜在较低的操作压力下具有较高的水通量，对二价离子和有机小分子具有高的截留率。纳滤膜被广泛应用于苦咸水脱盐、印染废水处理、生化制剂和药品提纯等领域。

目前，纳滤膜按结构分类分为非对称膜和复合膜两类。复合膜是多孔基膜和覆盖在基膜上的致密活性层组成。其中，活性层用于截留二价离子或有机小分子，而多孔支撑层提供膜所需的机械强度。制备复合纳滤膜的方法主要包括界面聚合法、表面涂覆法、表面接枝聚合法、层层自组装法以及仿生粘合法等。其中界面聚合法以其操作简单、可控性强等优点在膜技术领域得到广泛的应用，并且界面聚合法能制备出超薄活性层，致使复合膜在低压下兼具较高的选择性和渗透性。

界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔基膜上形成很薄的致密层。由于含单体的两中溶液相互不相容，反应仅在界面处发生，因此生成的聚合物层很薄，从而致使复合膜的渗透性和选择性都大为提高。常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和多元酰氯等。其中，多元胺、多元醇和多元酚可溶于水相，多元酰氯则可溶于有机相，反应后分别形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物皮层。其中聚酰胺膜是界面聚合法制备复合膜中最常见的，也是最早工业生产的膜。

膜污染是指料液中的粒子、胶体、微生物、盐类等由于与膜之间的物理、化学作用，在膜表面或膜孔表面吸附、沉积及在膜/水界面处的累积，造成膜孔径变小或堵塞，或在膜表面形成滤饼层或凝胶层，引起分离过程的传质阻力增加，使膜渗透通量持续下降的现象。膜污染严重时需要对膜进行频繁的物理清洗和化学清洗，降低了膜的有效工作时间，且清洗所用化学试剂会损害膜本身，缩短膜的使用寿命，增加了操作成本。因此，如何有效控制膜污染已成为当今纳滤膜领域的关键问题。制备抗污染纳滤膜是应对膜污染的根本方法。

目前传统制备抗污染纳滤膜的方法主要为表面亲水改性，通过水化层作用阻止污染物在膜表面的吸附，通过物理清洗可以达到较高的通量恢复，但是运行过程中，膜的通量衰减依旧很严重。最近，低表面能自清洁表面在抗污染膜表面构建方面也展现良好的前景，可以极大降低污染物与膜表面作用力，使其在较低的水力学剪切力作用下即可从膜表面脱除，因此可以极大地降低膜的通量衰减。含氟材料是一种典型的低表面能材料，在海洋防污涂料领域取得重大进展。在制备抗污染膜领域，多采用合成含氟聚合物共混改性的方法，但是含氟材料修饰聚酰胺纳滤膜表面的研究仍然较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，该制备方法过程简单易操作，所制备的复合纳滤膜在较低操作压力条件下有着较高的水通量和分离性能，且表现出了良好的抗污染特性。