[发明专利]一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法

说明书

本发明属于膜分离处理染料废水领域，特别涉及一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法。所述方法以环状单体氮杂环烷烃为水相单体，采用界面聚合制备所述聚氮杂环酰胺膜。本发明采用新型的环状分子氮杂环烷烃为水相单体，将其负载在基膜表面，随后与均苯三甲酰氯反应，进行界面聚合过程，构筑结构稳定、选择性高的聚氮杂环酰胺膜。本发明所制备的聚氮杂环酰胺膜，由于氮杂环自身的环内孔隙增大，并且保留了截留大分子染料的特性，进而实现染料/盐的有效分离。

技术领域

本发明属于膜分离处理染料废水领域，特别涉及一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法。

背景技术

由于人口、城市化和工业化的快速增长，纺织染料废水的排放量迅速增加。染料污染物不仅可以通过污染淡水资源危害人体健康，而且对水生生物产生有害影响。因此，如何高效去除染料污染物迫在眉睫。迄今为止，传统的技术，如吸附、蒸馏、絮凝、生物降解、高级氧化等，被广泛应用于染料废水的处理。虽然这些方法能够有效去除染料，但一个主要的挑战是对染料/盐混合物的选择性较低，这对染料净化和回收以及无机盐循环利用造成了影响。与上述技术相比，疏松纳滤膜由于具有与大多数染料分子尺寸相近的分子尺寸显示出高分离系数、高通量和环境友好等优点，广泛应用到染料废水处理分离体系中。更重要的是，与传统的致密纳滤膜不同，疏松纳滤膜的一个主要特征是高二价盐(如Na₂SO₄)渗透率，这使得分离染料/盐混合物成为可能。

目前，疏松纳滤膜构建方法主要包括共混-相转化、表面化学改性、仿生材料沉积和界面聚合等。界面聚合是工业上合成大面积薄膜的一种方法，其主要利用哌嗪为水相单体及均苯三甲酰氯为油相单体制备聚哌嗪酰胺纳滤膜。然而，该类聚酰胺膜对染料和多价无机盐均有较高的截留率，难以有效分离染料/盐混合物。鉴于此，通过采用或引入长支链单体、多伯胺类单体、羟基环状类单体以微调薄膜的交联度及增加孔径与孔隙率，提高染料/盐的分离选择性。然而，胺类单体反应活性高，易形成致密的聚酰胺而难以获得贯穿孔道，因而膜通量增幅不明显。相较而言，羟基环状类单体的优势显著：形成具有较低交联度的聚酯膜，同时自身环内的孔隙可以增加薄膜的自由体积和孔道连通性，有助于染料/盐分离选择性的提升。然而，该类膜较弱的耐酸碱性又限制了其在染料废水处理中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法，可以较好的解决膜的耐酸碱性以及有效分离染料/盐混合物。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜，通过下述制备方法获得：以环状单体氮杂环烷烃为水相单体，采用界面聚合制备所述聚氮杂环酰胺膜。

所述的氮杂环烷烃的溶剂为水溶液，其水溶液的质量浓度为0.05-0.2wt％。

所述的氮杂环烷烃的水溶液的pH优选为7-14，更优选控制在12-14。

以均苯三甲酰氯的正己烷溶剂为油相单体，质量浓度为0.05-0.2wt％；氮杂环烷烃的水溶液与均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量比为：1：1-3。

优选的，所述的氮杂环烷烃为1,4,7-三氮杂环壬烷，1,4,8,11-四氮杂环十四烷或1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷。

所述氮杂环烷烃的分子式如下：

先将氮杂环烷烃的水溶液在基膜表面浸渍3-10min；然后加入油相单体溶液反应0.5-2min更优选为0.5-1min，之后50-80℃热处理1-5min。

所述基膜可为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈或凯夫拉基膜中的一种。

具体的，所述用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜制备方法，包括以下步骤：