[发明专利]双电层复合纳滤膜的制备方法

说明书

本发明提供一种双电层复合纳滤膜的制备方法，首先，通过多羟基胺分子对基膜进行胺化处理，然后在胺化后的基膜表面通过界面聚合构建具有双电层结构的超薄分离层；该双电层复合纳滤膜对于二价阳离子和二价阴离子均具有较好的选择性，并且，通过该方法可以同时有效提升复合膜的渗透通量；该纳滤膜可用于软化饮用水和脱除废水中的重金属离子。

技术领域

本发明涉及一种双电层复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

纳滤作为一种介于超滤和反渗透之间的膜过滤技术，可以高效截留水中的多价盐和小分子有机物，近年来在饮用水软化、药物提纯、和废水处理等领域得到了较为广泛的应用。然而，纳滤膜在使用过程中因其需要截留大量的颗粒、胶体、有机物、盐等，因此选择性对于纳滤膜至关重要。

纳滤膜的选择性机理主要有两个，包括静电排斥效应和尺寸筛分效应。所谓尺寸筛分就是通过纳滤膜的孔径大小对物料进行选择。但是尺寸筛分对复合膜渗透通量影响较大，因此通过调整纳滤膜的孔径去提升纳滤膜的选择性不是一个很好的选择。但是，由于纳滤膜通常荷正电或者荷负电，通过静电排斥作用，可以对荷电性物料进行分离，暨静电排斥效应。通常可以通过调整纳滤膜表面的荷电性的正负和多少来调整纳滤膜的选择性，并且，膜表面荷电性的变化对复合膜的渗透通量基本无影响。

纳滤膜根据表面荷电性的正负可以分为荷正电纳滤膜和荷负电纳滤膜。通常荷负电的纳滤膜对于荷负电的物质具有较好的选择性，荷正电纳滤膜对于荷正电的纳滤膜有较好的选择性，很少有纳滤膜可以实现对于两种荷电性物质均有好的选择性。其中Liu等通过对复合膜进行胺化处理成功制备了一种双电层复合纳滤膜，该膜可以实现对二价阴阳离子的同步截留。

同时，当前纳滤膜通常是在基膜表面界面聚合制备聚酰胺复合膜，基膜的结构和性质对于复合膜有较大的影响。目前，基膜固有的疏水性会导致水相溶液在基膜表面不均匀铺展和分布，从而导致界面聚合过程形成有缺陷或者不均匀的聚酰胺分离层，影响复合膜的稳定性。针对亲水性不足的问题，Wang等通过在复合膜基膜表面构筑亲水性多酚涂层，促进了水相溶液在基膜表面的均匀铺展和吸附，减少了聚酰胺层表面对于选择性无贡献的无效交联，成功获得了超薄聚酰胺层，成功制备了高通量的超薄复合纳滤膜。因此，基膜亲水性的提升对于聚酰胺纳滤膜的通量提升有重要意义。

针对以上问题本申请人发现了多羟基胺类物质，其每个分子上含有多个羟基和胺基，其上的胺基可以在基膜表面接枝(胺化)；其上的羟基可以提升基膜的亲水性，增强多羟基胺溶液在基膜表面的吸附和铺展，有助于构建高选择性双电层复合纳滤膜。

基于此，本申请人提出了一种高选择性双电层复合纳滤膜的制备方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种双电层复合纳滤膜的制备方法,其是通过多羟基氨分子对基膜进行胺化处理后，成功在基膜表面通过界面聚合构建具有双电层结构的聚酰胺分离层，可同步截留二价阴阳离子；同时，有效提升复合膜的水通量，能用于饮用水的软化和重金属离子的脱除。

为实现上述目的，本发明双电层复合纳滤膜的制备方法的具体技术方案如下：

一种双电层复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：

第一步，基膜预处理，将基膜在去离子水中浸泡，以去除其上的保护剂，最终保存在去离子水中备用；

第二步，基膜胺化，将第一步处理的基膜放入多羟基胺溶液中进行胺化，之后用去离子水洗去多余的多羟基胺溶液后保存在去离子水中备用；

第三步，通过界面聚合制备纳滤膜，1)水相涂敷：使用空气刀吹扫第二步中经胺化处理后的基膜，去除基膜表面的去离子水；然后将其浸泡在哌嗪溶液中，取出后用空气刀吹扫去除基膜表面多余的水相溶液；2)有机相溶液涂覆：将哌嗪溶液涂敷过的基膜放入有机相溶液中，反应后取出，用空气刀除去基膜表面多余的有机相溶液后储存在去离子水中，即为成品。