[发明专利]耐溶剂聚合物纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种耐溶剂聚合物纳滤膜及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：将二胺单体与二酐单体在催化剂的作用下，在第一极性有机溶剂中于160～230℃条件下发生环化酰亚胺，反应完全后形成聚酰亚胺；二胺单体包括含羧基的二胺单体与不含羧基的二胺单体；将聚酰亚胺溶于第二极性有机溶剂，形成浓度为10wt％～40wt％的成膜溶液；然后将成膜溶液成膜后进行相转化，得到中间体膜；采用金属盐的有机溶液处理中间体膜，以使得金属离子与聚酰亚胺中的羧基配位交联，交联完毕后得到耐溶剂聚合物纳滤膜；其中，金属盐选自金属盐和/或多价金属盐。本发明还公开了耐溶剂聚合物纳滤膜在分离和/或纯化有机溶液中化合物的应用。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种耐溶剂聚合物纳滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

有机溶剂纳滤(organic solvent nanofiltration，OSN)是近年来快速发展起来的一项新型纳滤膜分离技术。OSN在5-30bar的跨膜压力的驱动下，通过纳滤膜孔的筛分作用，能够实现对有机溶剂中200-1000Da分子量的溶质分子的分离和提纯。OSN技术在同系物分离、药品提纯、染料分离、溶剂回收等方面有着重要且广泛的应用，对石油化工、医药、食品、纺织等领域具有特殊意义。然而，常用的纳滤膜主要应用于水溶液体系，其使用的膜材料对有机溶剂的耐受性较差，不适用于有机溶剂体系特别是强极性溶剂体系。因此，耐溶剂纳滤(solvent-resistant nanofiltration，SRNF)膜的开发是OSN技术发展的关键与核心。

适用于有机溶剂体系的纳滤膜需具备耐溶胀、耐腐蚀及高通量的特点，因此，对于耐溶剂纳滤膜的膜材料以及制备方法的选择有特殊的要求。其中，聚酰亚胺作为一类具有较好的成膜性、较高的热稳定性、耐氧化性以及较好的机械性能的聚合物材料，应用广泛，在耐溶剂纳滤膜制备方面也具有很好的应用前景。但是，在高极性的有机溶剂中，聚酰亚胺的耐溶胀性较差，且耐氯性也一般。

为了解决上述问题，现有技术采用了多种方法对聚酰亚胺膜进行交联，提高了耐溶剂纳滤膜的耐溶胀性及物化稳定性。如CN 110801736 A公开了一种含金属骨架化合物中间层的纳滤膜的制备方法，通过原位生长的方法在含有大量氨基的聚酰亚胺多孔基膜表面制备HKUST-1中间层，并通过界面聚合方法在中间层上制备分离层，进而得到了既具有优异的分离性能又具有良好的耐溶剂性能且不易剥离的纳滤膜。CN 106459590A公开了一种包含金属有机骨架材料的多孔膜，其包含至少一种多孔金属有机骨架材料，至少一种与至少一个金属离子配位的至少双齿有机化合物，至少一种原纤化含氟聚合物和添加剂。CN104689727A公开了一种半透膜、正渗透和反渗透水处理设备及其制备方法，其中半透膜包括第一表面和载体层、活性层，其中载体层包括具有聚合物的多孔结构体和在其中的至少一种金属氧化物或准金属氧化物。

然而，目前采用的交联方法往往使聚酰亚胺分子链致密，从而导致膜通量大大降低，严重影响纳滤膜的分离效率。因此，亟需一种既能提高耐溶剂聚合物纳滤膜的耐溶胀性及物化稳定性，同时又不影响膜通量的制备方法。

发明内容

为解决现有纳滤膜交联后膜通量降低的问题，本发明的目的是提供一种耐溶剂聚合物纳滤膜及其制备方法和应用，本发明的聚合物纳滤膜在多种极性有机溶剂中具有良好的耐溶剂性、耐溶胀性且膜通量较高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明公开了一种耐溶剂聚合物纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二胺单体与二酐单体在催化剂的作用下，在第一极性有机溶剂中于160～230℃条件下发生环化酰亚胺，反应完全后形成聚酰亚胺；

二胺单体包括至少一种含羧基的二胺单体与至少一种不含羧基的二胺单体；聚酰亚胺的结构式中包括第一重复单元和第二重复单元，第一重复单元包括至少一种二酐单体与含羧基的二胺单体的聚合链段，第二重复单元包括至少一种二酐单体与不含羧基的二胺单体的聚合链段；