[发明专利]一种复合纳滤膜及制备方法与应用

说明书

本发明属于分离膜领域，公开了一种复合纳滤膜及制备方法与应用，该复合纳滤膜包括支撑层和聚酰胺分离层；所述聚酰胺分离层中含有植酸以及与植酸螯合的多价金属阳离子。本发明涉及的复合纳滤膜在界面聚合过程中引入植酸，使植酸与氨基形成氢键从而被固定在聚酰胺层中，再通过多价金属阳离子对聚酰胺层中植酸发生螯合作用，实现表面交联来提高截盐率；同时，植酸分子中的磷酸基提高了聚酰胺表面的亲水性，提高了纳滤膜的水通量。同时，该复合纳滤膜制备方法简单，极具工业应用前景。

技术领域

本发明属于分离膜领域，更具体地，涉及一种复合纳滤膜及制备方法与应用。

背景技术

膜分离技术是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特性，被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，并产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

膜分离技术的核心就是分离膜。根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。其中，纳滤膜由于其独特的分离性能，以及较低的操作压力，成为水处理领域的关键膜技术之一。纳滤膜是介于超滤膜和反渗透膜之间的一种以压力驱动的膜，其具有纳米级的膜孔径，并且膜上多数情况下带有电荷，所以纳滤膜在运行时可以截留住二价或多价离子和较大分子量的有机物，而允许单价离子通过。纳滤膜的孔径一般在1nm左右，是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性半透膜。由于其特有的分离性能，纳滤膜被广泛应用于地下水软化、果汁浓缩、天然药物分离以及海水淡化等领域。

目前商品化的纳滤膜大多是聚酰胺复合膜结构，由多元胺与多元酰氯在多孔支撑层上通过界面聚合形成。该类复合膜的具有良好的透水性，并对二价离子具有较好的截留性。开发具有更高水通量以及对二价离子具有更高截盐率的纳滤膜材料，不但可以节能，还提高了过滤效率，节约成本，具有十分重要的意义。目前大多数商业化的纳滤膜为卷式纳滤膜。卷式膜有抗污染能力差、较难清洗和对进水水质要求高等问题。相比卷式纳滤膜，纤维纳滤膜具有处理水量大，膜的比表面积大，可以进行反洗等优点，从而可以有效的提高膜本身的抗污染能力，并延长膜的使用寿命。从纳滤膜的制备技术方面来说，目前主要有相转化法和复合法，相转化法是制备纳滤膜较为简单的方法，但制备的纳滤膜存在耐用性差、通量低等问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种具有优异截盐率及透水性的复合纳滤膜。

发明人经过深入研究发现，在界面聚合过程中引入植酸，使植酸与氨基之间形成氢键从而被固定在聚酰胺层中，再通过多价金属阳离子对聚酰胺层中植酸的螯合作用，实现表面交联来提高截盐率；同时，植酸分子中的磷酸基可以提高聚酰胺表面的亲水性，提高纳滤膜的水通量。基于上述研究结果，发明人完成了本发明。

本发明第一方面提供一种复合纳滤膜，该复合纳滤膜包括支撑层和聚酰胺分离层；所述聚酰胺分离层中含有植酸以及与植酸螯合的多价金属阳离子。

本发明第二方面提供上述复合纳滤膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)通过界面聚合，在支撑层的一个表面上形成含有植酸的聚酰胺分离层，得到复合膜；

(2)使步骤(1)得到的复合膜的聚酰胺分离层表面与多价金属阳离子溶液接触，进行螯合交联，得到所述复合纳滤膜。

本发明第三方面提供上述复合纳滤膜在水处理中的应用。

本发明提供的复合纳滤膜的制备方法简单，即在界面聚合过程中引入植酸，使植酸与氨基之间形成氢键从而被固定在聚酰胺层中，再通过多价金属阳离子对聚酰胺层中植酸的螯合作用，实现表面交联来提高截盐率；同时，植酸分子中的磷酸基提高了聚酰胺表面的亲水性，提高了纳滤膜的水通量，极具工业应用前景。

具体实施方式