[发明专利]一种基于叔胺型两亲共聚物的荷正电纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于叔胺型两亲共聚物的荷正电纳滤膜及其制备方法。所述纳滤膜由电中性的大孔支撑层和荷正电的致密功能层组成：大孔支撑层包含膜基体材料和叔胺型两亲共聚物，致密功能层包含交联的大分子季铵盐，致密功能层中的大分子季铵盐与大孔支撑层中的膜基体材料形成互穿网络结构。所述纳滤膜的制备方法为：(1)将膜基体材料和叔胺型两亲共聚物溶解于制膜溶剂制成电中性制膜液，通过溶液相转化的方法从凝固浴中固化，制成含叔胺型两亲共聚物的活性前体膜；(2)将活性前体膜在交联剂溶液中浸涂；(3)将浸涂后的膜取出，热处理，得到荷正电纳滤膜。本发明适用于多种通用制膜材料，可以制成平板膜或中空纤维膜，具有良好的工业化前景。

本申请是申请日为2014年12月04日、申请号为201410734310.6、发明名称为《一种基于叔胺型两亲共聚物的荷正电纳滤膜及其制备方法》的分案申请，申请人为浙江大学。同时，本申请要求于2014年8月31日提交中国专利局、申请号为201410437650.2、发明名称为“一种具有稳定分离层的低压高通量含氯聚合物纳滤膜及其制备方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种基于叔胺型两亲共聚物的荷正电纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术作为一种集浓缩和分离于一体的高效无污染净化技术，具有分离效率高、能耗低、占地面积小、操作简便等优点，成为当今分离科学中最重要的手段之一，目前已经工业化的有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)和气体分离(GS)等。

纳滤是在反渗透膜的基础上发展起来的一种新型膜分离技术，典型的纳滤膜具有以下的特征：(1)纳滤膜一般都是复合膜，由支撑层和功能层组成，纳滤膜的截留性能和通量取决于功能层。(2)截留物质的相对分子量(200～2000)介于反渗透和超滤之间，膜孔径约为1nm。(3)膜的截留性能受孔径筛分效应和荷电效应共同影响，对不同价态的离子有不同的截留率，通常对单价离子(NO₃^-、Cl^-、Na⁺、K⁺)的截留率较低，对高价离子(PO₄^3-、SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺)的截留率较高。(4)操作压力比反渗透所需的压力低，一般的操作压力在0.8～2.0MPa之间。

溶液相转化法是制备超、微滤膜的常用制膜方法，采用与制膜溶剂互溶但是不能溶解膜基体材料的溶剂为凝固浴(一般选用水为凝固浴)，通过溶剂与非溶剂的交换实现膜的固化，是规模化生产超、微滤膜的最常用手段。采用溶液相转化法制备超、微滤膜时，通常要在制膜液中加入水溶性小分子添加剂(如聚乙二醇等)，在相转化过程中，水溶性小分子添加剂迅速向水凝固浴迁移，最后溶解在水中，在膜表面形成微孔，制备成多孔结构的超、微滤膜。通过溶液相转化法制备的膜多为多孔膜，孔隙率很大，且膜的孔径太大，即使通过后续的缩孔作用，也无法直接用于纳滤过程。中国专利CN1395984A公开了一种荷正电膜及其制备方法，将丙烯酸氨基酯类聚合物与交联剂、膜材料共混形成互穿网状体系，通过溶液相转化法成膜。该法选用的丙烯酸氨基酯类聚合物与水有很好的亲和性，在相转化法成膜过程中易流失成孔，且由于制膜液为互穿网状交联体系，浓度过高会导致制膜液凝胶化，因此只能做成多孔结构的超滤膜。一般的纳滤膜制备方法均是采用溶液相转化法制备的超滤膜为底膜，再在超滤底膜表面引入致密功能层。