[发明专利]一种低压聚合物脱色纳滤膜制备方法及其制品和应用

说明书

本发明公开了一种低压聚合物脱色纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1、取聚合物、共聚物和致孔剂与溶剂混合为聚合物溶液，涂覆到非织造布表面成型，洗涤去除溶剂和致孔剂得到共混聚合物超滤膜；S2、在S1得到的共混聚合物超滤膜表面涂覆多元胺溶液进行交联反应，形成纳滤分离层；S3、将S2得到的超滤膜进行热处理，即得；还公开了其制品和应用。本发明低压聚合物脱色纳滤膜耐氧化、厚度薄、使用过程分离层不脱落且可实现高效分离多价离子和有色可溶性有机物，膜的亲水性、抗污染性和渗透通量较好；此外，该纳滤膜制备方法工艺简单，可进行规模化生产，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及纳滤膜分离技术领域，具体涉及一种低压聚合物脱色纳滤膜制备方法及其制品和应用。

背景技术

纳滤膜是一种介于反渗透膜与超滤膜之间的压力驱动膜，因其孔径介于1～2nm之间，使该类膜可在较低压力的条件下(相对于反渗透膜)高效截留二价、多价盐以及分子量为200～1000g/mol的有机物，而对一价离子的截留率很低。现已被广泛应用于硬水软化、医药及生物产品的分离与纯化、染料分离、食品工业、重金属去除、污水处理等领域。

目前，绝大多数商品纳滤膜分离层制备方法是界面聚合，即：水相哌嗪和有机相的均苯三甲酰氯两种单体在界面反应，在超滤膜表面上形成一层聚合物薄层。该薄层致密度较高，不仅要在较高操作压力(0.4MPa～1.0MPa)才能够得到产水，而且对200～1000g/mol分子量区间的有机物以及多价盐均有很高的截留效果(99％)，也就是说，不能将分子量在200～1000g/mol的有机物与多价盐进行有效分离，限制了其在相关领域的应用，尤其是印染废水、医药以及生物等领域的含盐有色有机废水，这类有机物因分子结构中带有共轭双键而呈现不同颜色，且溶于水溶液(在本申请中称为有色可溶性有机物)。因此开发一种制备工艺简单、分离层致密度适中且可高效分离“有色可溶性有机物/多价盐”混合物的低压聚合物脱色纳滤膜具有重要意义。

低压聚合物脱色纳滤膜的特点是能够允许多价离子通过而阻留有色可溶性有机物，这就需要其分离层比经界面聚合制备的纳滤分离层要疏松一些才能够满足分离要求。通常采用在超滤膜表面通过适度交联的方法获得疏松纳滤分离层，比如通过在聚醚砜超滤膜上共沉积单宁酸和聚乙烯亚胺，使其发生Michael加成或Schiff-base反应形成疏松纳滤分离层，或者没食子酸与聚乙烯亚胺反应得到疏松纳滤分离层。然而由于单宁酸或者没食子酸即使在空气中也很快就被氧化，使制备的疏松纳滤分离层不稳定；另外，分离层与超滤膜之间没有形成化学键，仅是弱的物理相互作用力，使得纳滤分离层很容易脱落；再者，反应时间长达数小时，使得上述使用的共沉积等物质有充足时间渗透到膜内部，进一步发生反应而形成厚分离层，不仅显著降低成品产水量，而且也不能实现量产。也有先将聚丙烯腈超滤膜表面经碱处理，使腈基水解成为羧基，然后在其表面沉积多元胺得到疏松纳滤分离层，或进一步络合Fe³⁺得到荷正电疏松纳滤分离层。然而，这种将腈基水解成为羧基的膜表面预处理，不仅破坏了超滤基膜的微结构而导致膜孔变大，而且羧基本身反应活性很低，与胺基之间仍是弱的非化学键结合；此外，与Fe³⁺络合所形成的也是非稳定结构，使得其在使用过程中很容易出现破损或分离层脱落，从而导致纳滤膜使用寿命短。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种低压聚合物脱色纳滤膜制备方法及其制品，本发明可制备出耐氧化、厚度薄、使用过程不脱落且可实现高效分离多价离子和有色可溶性有机物的疏松纳滤分离层。

为达到以上目的，本发明具体技术方案如下：

一种低压聚合物脱色纳滤膜制备方法，包括以下步骤：

S1、取聚合物、共聚物和致孔剂与溶剂混合为聚合物溶液，涂覆到非织造布表面成型，洗涤去除溶剂和致孔剂得到共混聚合物超滤膜；所述聚合物为可用于制备超滤膜的聚合物，所述共聚物为含反应活性官能团且与所述聚合物有相容性的共聚物；

S2、在S1得到的共混聚合物超滤膜表面涂覆多元胺溶液进行交联反应，形成纳滤分离层；