[发明专利]一种纳滤膜、其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种纳滤膜的制备方法，其包括以下步骤：A)将聚合物与溶剂、共溶剂混合，得到聚合物溶液；B)将所述聚合物溶液倾倒于支撑体表面，再刮膜，将得到的初生膜在凝固浴水溶液中进行相转化，得到纳滤膜；所述聚合物由有机卤化物与酚酞啉反应得到；所述有机卤化物选自二氯二苯砜与二氟二苯酮一种或两种，或四氟二苯砜。本专利以侧链含有羧基的聚芳醚砜或聚芳醚酮作为原料，利用非溶剂诱导的相转化法制备了新型亲水性纳滤膜，该纳滤膜可用于含染料废水的脱色、染料回收与纯化等水处理过程。结果显示，该类纳滤膜对水体中溶解的荷负电染料具有较高的分离效率与抗污染性能。

技术领域

本发明涉及复合膜技术领域，尤其涉及一种纳滤膜、其制备方法与应用。

背景技术

随着水资源的日益匮乏及环境问题的不断加剧，人们对于高效的水处理技术的需求越来越强烈。基于多孔分离技术的水处理技术得到了广泛的应用，其已经通过纯化地表水、处理工业废水与海水脱盐等方式为我们日常生活及工农业生产提供了淡水。纳滤膜是分离性能处于超滤膜和反渗透膜之间的一类压力驱动的分离技术，其主要特点是可以在较低的操作压力下(0.1～0.6MPa)截留相对分子量大于300的有机分子或多价无机盐离子，而单价离子选择性通过，其主要的分离机理是孔径筛分和唐南效应；可以根据实际需要选择不同电荷和不同孔径的纳滤膜材料达到分离的目的。正是由于其灵活多变的可调变性，兼具节能环保的处理过程，使得其广泛地应用在废水处理、脱色、染料纯化及水的软化等领域。

根据膜表面电荷性的不同，纳滤膜可分为荷正电纳滤膜和荷负电纳滤膜。用于制备纳滤膜的聚合物主要有醋酸纤维素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)、芳香族聚酰胺(PA)、聚哌嗪酰胺与聚乙烯醇(PVA)等。目前，纳滤膜的制备方法有很多种，主要包括：1)复合法；2)相转化法；3)共混法；4)本体或表面改性法等；其中，复合法是目前纳滤膜制备中使用最多和较为有效的方法，也是商业化纳滤膜的主要制备方法；其主要手段是采用界面聚合法在微孔支撑基膜上构筑具有纳米级孔径的超薄活性分离层，以达到分离、纯化的目的；复合膜的基膜可以是无机膜，也可以是微孔高分子膜，最常见是使用聚砜超滤膜作为复合膜的基膜。用于构筑表面活性分离层的聚合物材料主要有聚哌嗪酰胺、磺化聚(醚)砜类、芳香族聚酰胺等。相转化法是通过控制铸膜液的组成，并经溶剂间的交换，使聚合物溶液由液相转化成固相的过程；利用相转化法制备纳滤膜的操作简单，还可以根据需要调节铸膜液的组成，实现对纳滤膜形貌、孔径及其分布进行调控。共混法是使两种或多种聚合物在一定溶剂中形成多组分体系，并调控不同组分间的相容性，以克服单一原材料缺陷，实现纳滤膜综合性能的提高。膜材料本体或表面改性法，随着纳滤膜应用范围的不断扩大，膜材料的本体改性和膜的表面改性是近年来发展的新方法。主要包括化学改性法、低温等离子体技术以及光化学改性法等。由于方法的灵活多样和可调变性，目前已开发了适应不同需要和多种不同用处的纳滤膜材料。但是，针对一些含有高浓度的盐类、染料等工业废水体系或高温流体，仍然存在一些急需解决的问题，例如：a)膜的抗污染能力差；b)膜的耐温性能差。

印染工业在染色、漂洗等环节能产生较多的含有芳香族偶氮染料的废水，其中的染料在自然条件下不易被降解，因此废水的脱色及回收处理难度较大。同时，为了染色、固色或者染料纯化，在染料溶液中会加入高浓度的无机盐。废水中所含有的高浓度盐分进一步增加了废水处理的难度。传统的印染废水处理方法包括化学沉淀法、生物降解法、电化学氧化法、臭氧氧化法、活性炭吸附以及膜分离法等。与其他处理方法相比，膜分离法具有不涉及化学反应，操作相对简单，成本较低，且可分级处理以及与其他处理方法结合使用以提高废水处理效果等优点。但是，目前可用于高温流体，如纺织和染料等工业废水处理膜材料及成品膜的种类和数量都非常有限。