[发明专利]一种聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜的制备方法

说明书

一种聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜的制备方法，属于膜技术领域。具体方法如下：将聚丙烯腈超滤膜浸没在氢氧化钠水溶液中进行水解改性，水解完成后用去离子水冲洗并浸泡去除膜表面残留的碱；将水解后的基膜浸没在一定浓度的聚乙烯亚胺水溶液中，得到表面涂覆聚合物的复合膜；将涂敷后的膜置于一定浓度的肌醇六磷酸酯水溶液中进行磷酸化改性；将改性后的膜置于氯化铁水溶液中进行交联，然后将膜取出烘干，即得聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜。本发明所制备的复合膜膜具有较高的渗透通量和截留率，在疏松纳滤膜膜制备方面具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及膜分离领域，具体为一种以聚丙烯腈为基膜的复合疏松纳滤膜的制备方法。

技术背景

随着城镇化和工业化的发展，水污染和资源短缺已经成为亟待解决的难题。尤其是印染废水中含有较高浓度的染料分子，无机盐以及添加剂，色度高且生物毒性大，如果直接排放会对生态环境造成严重的破坏。同时，染料分子化学结构稳定，生物可降解性差，通过吸附，氧化，絮凝或沉淀等传统的水处理方法会使用大量的化学试剂且出水水质差，效率低。因此需要开发更高效环保的水处理技术来解决这一难题。

纳滤(NF)技术能去除分子量大于100的有机物以及多价离子，允许小分子有机物和单价离子透过，可有效的降低废水COD、色度和硬度，环境友好，且处理过程中不使用化学试剂，具有广泛的应用前景。纳滤膜是纳滤过程的核心，商业化纳滤膜(如陶氏NF270-400)在使用过程中存在渗透通量低、易水解、抗氯性差等缺点。疏松纳滤膜(Loose-NFMs)与传统的纳滤膜相比，通量较大，操作压力低且在过滤过程中对染料分子有较高的截留率和对盐有较高的透过率，适用于印染行业的废水处理。此外，薄层复合膜(TFC)是以微孔膜或超滤膜作支撑层，在其表面覆盖致密的均质膜作选择层构成的分离膜。通过不同的方法和材料可制备不同的选择分离层，可得到高选择性、通量和稳定性的膜。制备复合纳滤膜的方法包括界面聚合法，层压法，等离子体气相沉积法，浸涂法等。其中，浸涂法具有工艺简单，制得的膜性能稳定等优点，广泛应用于纳滤膜的制备。

本发明提供了一种新型聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜的制备方法，采用水解后的聚丙烯腈(HPAN)微滤膜为基膜，在膜表面涂敷聚乙烯亚胺(PEI)并用肌醇六磷酸酯螯合物(IP6)进行磷酸化改性，再用氯化铁(FeCl₃)对磷酸化的聚乙烯亚胺(Phos-PEI)进行交联后得到高性能的疏松纳滤复合膜。

发明内容

针对现有纳滤膜中，或存在渗透通量低、或亲水性差、或不稳定、或污染严重等问题，本发明使用简单工艺来制备截留率好和渗透通量高的复合疏松纳滤膜。

为了解决上述问题，本发明提供一种聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜的制备方法。经过交联改性的聚乙烯亚胺(PEI)作为复合膜的选择分离层具有较高的荷电性，良好的耐酸碱性和耐氯性等性能，用它制备出的膜具有较好的亲水性和稳定的性能。本发明采用浸涂法来制备复合膜，具体来说是将聚乙烯亚胺(PEI)涂敷在水解后的聚丙烯腈(HPAN)超滤膜上，并用肌醇六磷酸酯螯合物(IP6)进行磷酸化改性，再用氯化铁(FeCl₃)对磷酸化后的聚乙烯亚胺(Phos-PEI)进行交联。制得的复合疏松纳滤膜由较薄的分离层和多孔的支撑层构成，具有良好的截留性能和抗污染性能。

本发明的具体技术方案如下：

一种聚丙烯腈基复合疏松纳滤膜的制备方法，由聚丙烯腈基膜和交联改性的聚乙烯亚胺分离层构成，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基膜的改性

将聚丙烯腈(PAN)超滤膜浸没在NaOH水溶液如2mol/L NaOH水溶液中进行水解改性，水解温度为65±1℃，水解时间为50-60min，水解完成后多次用去离子水冲洗以去除膜表面残留的碱，直至冲洗水呈中性，即得到表面分布有羧基基团的基膜(HPAN)；

(2)涂敷