[发明专利]一种纳滤膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种纳滤膜、其制备方法及应用。所述纳滤膜包括支撑底膜和设置在支撑底膜上的活性分离层，所述活性分离层具有互穿网络结构，所述互穿网络结构主要由聚乙烯亚胺单体与酰氯单体经界面缩聚反应形成的聚酰胺与超细纳米纤维间相互贯穿形成。所述的制备方法包括：在微滤膜上设置超细纳米纤维层，制得超细纳米纤维/微滤膜复合基底；使聚乙烯亚胺单体和酰氯单体在所述超细纳米纤维/微滤膜复合基底表面进行界面缩聚反应，再进行热处理，获得纳滤膜。本发明纳滤膜的制备方法简单，所获纳滤膜具有高通量、高截盐性能，使得脱盐能耗成本降低，在海水脱盐预处理和水质软化等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳滤膜，尤其涉及一种具有新型结构的超高通量纳滤膜及其制备方法，以及该纳滤膜在水处理领域中的应用，属于材料技术领域。

背景技术

水体中的多价金属离子会对人体健康造成危害，钙、镁离子等沉积的水垢在家用和工业设备上也会造成管道堵塞、热交换退化等严重问题，所以水中多价阳离子的去除是很有必要的。相比于传统的石灰软化和离子交换树脂方法，膜分离方法由于其分离效率高、绿色等特点在水软化方面具有很大的优势。但是膜分离法需要外加压力来驱动过滤，意味着额外的能量消耗，所以需要制备高通量的膜来降低能耗。纳滤是处于超滤和反渗透之间的膜分离技术，主要截留分子量大于200的分子和二价或高价盐离子，因其选择性可调、通量高、操作压力低从而节约能耗，在污水处理、海水脱盐预处理等方面有很大的应用前景。目前商业化的纳滤膜主要是复合薄膜结构，由聚砜超滤膜支撑层和在其上以多元胺和多元酰氯为单体进行界面聚合而得到的选择层组成，其中聚酰胺选择层的致密性和带电性能对离子的截留起到关键作用。然而目前大部分纳滤膜都是带负电荷的，对正价离子的截留需要非常致密的选择层，但是这样就意味着会牺牲通量。而正电性的纳滤膜可以同时利用静电排斥作用来截留多价正离子，在保证高截留的情况下其较为疏松的结构可以提供一个更高的通量，从而节约能耗和成本。正电性纳滤膜主要是通过界面聚合、表面修饰等方法引入带正电荷的分子来制备的，最常用的如聚乙烯亚胺，其高分子链中的大量氨基在容易质子化使得膜带正电。但是目前大部分正电性纳滤膜的通量还很低。根据相关文献《Single-Walled Carbon Nanotube Film Supported Nanofi ltration Membrane with a Nearly10nm Thick Polyamide Selective Layer for High-Flux and High-RejectionDesalination,Small,12,36,5034-5041》，降低聚酰胺层的厚度可以有效提升通量。然而，受高分子胺单体扩散缓慢的影响，在传统超滤膜上界面聚合得到的正电性纳滤膜厚度难以减少到百纳米以下，相应的过滤通量很低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超高通量的纳滤膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述纳滤膜在水处理领域中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种纳滤膜，其包括支撑底膜和设置在支撑底膜上的活性分离层，所述活性分离层具有互穿网络结构，所述互穿网络结构主要由聚乙烯亚胺单体与酰氯单体经界面缩聚反应形成的聚酰胺与超细纳米纤维间相互贯穿形成。

在一些实施例中，所述纳滤膜包括依次层叠设置的支撑底膜、超细纳米纤维层以及活性分离层。

在一些实施例中，所述超细纳米纤维包括单壁碳纳米管和/或单壁碳纳米管衍生物、金属氧化物纳米线和/或金属氧化物纳米线衍生物、金属氢氧化物纳米线和/或金属氢氧化物纳米线衍生物中的任意一种或两种以上的组合。

本发明实施例还提供了一种纳滤膜的制备方法，其包括：

在微滤膜上设置超细纳米纤维层，制得超细纳米纤维/微滤膜复合基底；