[发明专利]一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。所述荷正电复合纳滤膜包括基膜和形成于基膜表面的活性层，所述活性层包括聚乙烯醇、双(2‑氯乙基)醚‑alt‑1,3‑双[3‑(二甲氨基)丙基]脲和任选的聚乙二醇与交联剂的反应产物。本发明采用聚乙烯醇作为骨架基体，与双(2‑氯乙基)醚‑alt‑1,3‑双[3‑(二甲氨基)丙基]脲和任选的聚乙二醇共混溶解为聚合物表面活性层涂膜液，通过化学交联的方法制备具有高选择性、较高通量的荷正电复合纳滤膜，制备方法简单、易于操作、条件可控，可实现连续化生产。

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇(PVA)与双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲(PUB)共混的荷正电复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

早期的膜分离过程，是基于一种物理筛分的原理，即膜允许粒径比其孔径小的组分透过而截留比其孔径大或相近的组分。在应用过程中，若待分离组分介质粒径很小，所用膜的孔径也须相应减小，这势必会造成通量下降、操作费用升高等问题。为了避免上述缺陷，近几年来荷电膜得到了迅速的发展，尤其是荷电纳滤膜，由于其独特的分离特性而受到重视。荷电纳滤膜是含有固定电荷的膜,其分离原理，除了中性膜的基于孔径大小的物理筛分之外，还有着独特的静电吸附和排斥作用。荷电纳滤膜中引入了荷电基团，膜的亲水性得到加强，透水量增加，适于低压操作，抗污染以及选择透过性方面都具有优势，可以用大孔径膜吸附分离直径较小的物质，可以分离相对分子质量相近而荷电性能不同的组分。根据膜中固定电荷电性的不同，可将荷电纳滤膜分为荷正电纳滤膜和荷负电纳滤膜。

绝大部分的商品化纳滤膜是荷负电纳滤膜，目前常用的纳滤膜有：聚芳香酰胺类、聚呱嗪酰胺类、磺化聚砜类、聚乙烯醇类等。芳香聚酰胺类、聚呱嗪酰胺类是采用界面聚合方法制备荷电表层；磺化聚砜类、聚乙烯醇类则是采用涂敷交联法制备荷电表层。

荷正电膜由于荷正电，对相同电性粒子有排斥作用，可用于荷正电的氨基酸、蛋白质的分离，阴极电泳漆涂装过程的清洁化生产，重金属离子的截留和回收，矿业废水处理等方面。

因此，本领域需要一种高选择性、较高通量的荷正电纳滤膜。

聚乙烯醇(PVA)是一种有机化合物，化学式为[C₂H₄O]_n，外观是白色片状、絮状或粉末状固体，无味，溶于水(95℃以上)，微溶于二甲基亚砜，不溶于汽油、煤油、植物油、苯、甲苯、二氯乙烷、四氯化碳、丙酮、醋酸乙酯、甲醇、乙二醇等。聚乙烯醇易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。聚乙烯醇还是重要的化工原料，用于制造聚乙烯醇缩醛、耐汽油管道、维尼纶合成纤维、织物处理剂、乳化剂、纸张涂层、粘合剂、胶水等。PVA的结构式如下：

双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲(PUB)是一种含有季铵基团的水溶性的直链聚合物。尚未出现将PUB脲应用于制备纳滤膜的报道。PUB的结构式如下：

发明内容

本发明提供了一种荷正电的共混复合纳滤膜及其制备方法。本发明采用聚乙烯醇(PVA)作为骨架基体，与双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲(PUB)共混溶解为聚合物表面活性层涂膜液，采用化学交联的方法，制备具有高选择性、较高通量的荷正电复合纳滤膜。

具体而言，本发明提供一种荷正电复合纳滤膜，所述荷正电复合纳滤膜包括基膜和形成于基膜表面的活性层，所述活性层包括聚乙烯醇、双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲和任选的聚乙二醇与交联剂的反应产物。

在一个或多个实施方案中，所述活性层中，聚乙烯醇和双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲的质量比为1：1到10：1，优选为4.5：1到8：1。