[发明专利]一种具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜、制备方法及应用

说明书

一种具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜、制备方法及应用，涉及膜分离技术和新材料领域。首先将无机盐、有机小分子造孔剂、聚合物和有机溶剂配置成制膜液，利用非溶剂相转化法制备超滤底膜；然后以多元胺的水溶液为水相、以含金属醇盐和多元酰氯的正己烷溶液为油相，进行原位界面聚合反应，形成具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜，可用于截留分子量为80‑1000Dalton的所有二价无机盐、有机小分子和小分子胶体粒子。由于是原位界面聚合，中间层与纳滤层同时形成，不但提高了超滤底膜、中间层、纳滤层之间的结合力，还简化了高性复合纳滤膜的制备步骤，降低了制备成本。

技术领域

本发明涉及膜分离技术和新材料领域，具体是涉及一种具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜、制备方法及应用。

背景技术

GB/T 20103-2006《膜分离技术术语》中纳滤膜的定义是“用于脱除多价离子、部分一价离子和盐类和分子量大于200的有机物的半透膜”。纳滤膜是多孔膜，孔径小于2～5nm，可以作为反渗透的前端，脱除溶液中大多数的金属盐离子，且具有反渗透膜无法企及的渗透通量。因此，在海水脱盐和饮用水净化领域，纳滤膜越来越成为不可或缺的膜渗透单元。另外，随着纳滤膜材料的发展，纳滤膜的应用也从单一的水处理拓展到其他化工分离领域，例如有机染料脱除、溶剂纯化、有机溶剂回收等。目前，研究较多的纳滤膜均为通过界面聚合法制备的复合纳滤膜，即将超滤底膜首先浸没在含氨基化合物(哌嗪、哌啶、对苯二胺、间苯二胺等)的水溶液中，再将其捞出并吹干膜表面，再将含有苯酰氯的正己烷溶液滴在膜表面，此时两种组分就在膜表面界面聚合生成聚酰胺纳滤分离层。然而，研究表明超滤底膜的表面粗糙度、孔径分布、孔尺寸、亲水性都对纳滤层的结构有重要的影响。在不经修饰的超滤底膜表面直接进行界面聚合，其纳滤层厚度大都在300nm以上，严重降低了复合膜的渗透性能。目前的研究大都是在超滤基膜上再做一层表面粗糙度低、孔径均一且亲水的中间层，再在中间层上界面聚合得到复合纳滤膜。但这样延长了制备流程、增加了制备复杂程度、提高了制备成本，不利于复合纳滤膜的实际应用。

为了制备具有孔径均一、表面粗糙度低且亲水的中间层，以及薄的纳滤层的复合纳滤膜，并使其具优良的渗透分离性能，并推动其在化工分离领域，尤其在海水脱盐、有机小分子物质分离中的进一步应用，研究开发具有优异渗透通量的复合纳滤膜并改良其制备工艺具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜、制备方法及应用。为了实现该目的，本发明所采用的技术方案为：

一种具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜的制备方法，包括高通量超滤底膜的制备和原位界面聚合反应的步骤，首先将无机盐、有机小分子造孔剂、聚合物和有机溶剂配置成制膜液，利用非溶剂相转化法制备超滤底膜；然后以多元胺的水溶液为水相、以含金属醇盐和多元酰氯的正己烷溶液为油相，进行原位界面聚合反应，形成具有优异渗透分离性能的原位界面聚合复合纳滤膜。

作为本发明制备方法的优选技术方案，具体制备步骤如下：

①、高通量超滤底膜的制备：

将聚合物、无机盐、有机小分子造孔剂溶于有机溶剂中配置成制膜液，并制成厚度为50～700μm的液膜，其中，聚合物的质量分数为8～35wt.％，无机盐的质量分数为1～15wt.％，有机小分子造孔剂质量分数为1～15wt.％；将液膜在空气中放置10s～30min后，浸没在去离子水中1～30min；取出膜片，将其浸泡于新鲜的去离子水中进行充分的溶剂交换，得到高通量超滤底膜；

②、原位界面聚合反应：