[发明专利]一种高通量耐污染纳滤膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种高通量耐污染纳滤膜的制备方法，属于水处理技术领域。本发明利用多巴胺的亲水性和强粘附性对水滑石进行改性，并螯合稀土元素，制备了分散性强的聚多巴胺/水滑石纳米颗粒，亲水性的增强使得相分离速率加快，有利于指状孔的形成，指状孔变大，有利于膜过滤性能的提高，同时添加纳米颗粒后，在膜表面形成水化层，有效阻止污染物在膜表面的吸附作用，且改性水滑石的添加生成了致密的皮层，可有效抵抗低分子量物质进入膜孔内部引起的污染，促使膜表面独立的凸起发育成片状凸起，降低了膜表面污染物截留作用，减弱污染物与膜的吸附，使膜具有较高的抗污染性能，阻碍污染物进入膜孔，提高了膜清洗后纯水通量恢复率。

技术领域

本发明涉及一种高通量耐污染纳滤膜的制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

众所周知，分离在现代工业，尤其是化工领域占有举足轻重的地位。近年来由于低能耗、低排放、自动化程度高、占地面积小等优势，膜分离技术逐渐取代传统的萃取、精馏等分离技术，备受关注。由于具有独特的孔径结构与荷电性能，纳滤膜一般被认为是依靠压力驱动，无相变、可实现分子级别的膜分离过程，在活性小分子有机物质，诸如抗生素、药物分子、催化剂等的分离应用中具有非常广阔的前景。目前，商用化纳滤膜渗透通量低、易污染、耐氯性差等缺点限制了其在工业中的应用。

在众多膜分离过程中，纳滤分离过程一般被认为是分子级别的分离过程，适用于染料、抗生素、氨基酸等小分子有机物的分离。纳滤过程起始于 80 年代中后期，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。纳滤膜的半径一般认为 0.5～2.0 nm，介于超滤、反渗透膜孔径之间，因而早期纳滤膜也被称为疏松反渗透膜。因而，纳滤过程被广泛应用于硬水软化；染料等活性物质的除盐和浓缩；水中少量有机物的去除；分子量不同的有机物的物料分离、纯化；医药领域中间体、抗生素的分离提纯；溶剂的回收利用等诸多工业领域。早期国内对纳滤的研究停留于对纳滤过程的设计上，对纳滤过程中的最重要一环——纳滤膜的开发相对滞后。我国纳滤膜研究的主要问题是达到相同的截留性能时，国内制备的纳滤膜的单位压力的水通量比较低，至今国内所应用的纳滤膜尚依赖国外进口。膜材料的缺乏成为限制我国纳滤膜应用、发展的主要原因，而发展先进膜材料则是解决这一问题的途径和手段。

目前，纳滤商品化纳滤膜材料仍然以聚芳香酰胺与聚哌嗪酰胺为主，渗透通量低，易污染。欲进一步扩宽纳滤膜应用领域，增加膜的渗透通量、耐污染性是极其必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前商品化纳滤膜材料仍然以聚芳香酰胺与聚哌嗪酰胺为主，渗透通量低，易污染的问题，提供了一种高通量耐污染纳滤膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取稀土盐溶解在去离子水中，再加入水滑石，在70～80℃下以300W超声波超声分散20～30min，得混合液；

（2）向混合液中加入多巴胺搅拌均匀，再加入pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲液，并用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节pH为8.5～9.0，持续搅拌5～8h后加入丙酮中离心分离，得沉淀；

（3）将沉淀加入二甲基乙酰胺中离心分离取沉淀物，将沉淀物干燥得改性水滑石；

（4）取改性水滑石加入二甲基乙酰胺中超声分散，再加入聚偏氟乙烯、醋酸纤维素，在40～50℃下搅拌1～2h，再静置脱泡1～2h，得铸膜液；

（5）用刮刀将铸膜液在干净的玻璃板上刮制成液膜，空气中静置10～15s后浸入去离子水凝固浴中进行固化成膜，浸泡24～30h后取出，并置于去离子水中保存，得高通量耐污染纳滤膜。

步骤（1）所述稀土盐为硝酸镧、硝酸钕、硝酸钐、硝酸铈中的一种或多种。

步骤（1）所述稀土盐用量为去离子水质量的0.05～0.20%。