CN104437143B - 一种聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子材料膜的制备方法，具体指的是一种亲水性良好，截留率较高，水通量较高的纳滤膜的制备方法。本发明是通过将聚砜底膜用铸膜液进行处理1-3min，然后再用质量分数为1％-5％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1-3min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，制备得到纳滤膜；本发明的优点是与未添加聚乙烯醇磷酸铵的聚乙烯醇纳滤膜相比，添加聚乙烯醇磷酸铵之后，纳滤膜的水通量提高将近一倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料膜的制备方法，具体指的是一种亲水性良好，截留率较高，水通量较高的纳滤膜的制备方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物，具有严格的线性结构，化学性质比较稳定，分子链中含有大量的侧羟基，因而具有良好的亲水性能，同时还具有好的力学性能、耐热性、耐有机溶剂、抗有机物污染和良好的成膜性能。但是PVA在水中易溶胀，要使PVA所制备的膜性能更加稳定，就必须使其交联。常用的交联剂主要有羧酸及其衍生物、醛类化合物、无机盐类等。
Das等用草酸(OA)交联PVA，并与戊二醛(GU)、二羟甲基尿素(DMU)及四乙氧基硅烷(TEOS)相比较。交联的PVA膜用来进行异丙醇脱水(DasP，RaySK，KuilaSB，etal.Systematicchoiceofcrosslinkerandfillerforpervaporationmembrane：Acasestudywithdehydrationofisopropylalcohol–watermixturesbypolyvinylalcoholmembranes[J].Sep.Purif.Technol.，2011，81：159-173.)。Peng等用丁二酸、顺丁烯二酸、苹果酸、戊二醛及辛二酸交联PVA，用所制备的膜截留硫酸钠，并比较了各种交联剂的活性(PengFB，JiangZY，HoekaEMV.Tuningthemolecularstructure，separationperformanceandinterfacialpropertiesofpoly(vinylalcohol)-polysulfoneinterfacialcompositemembranes[J].J.Membr.Sci.，2011，368：26-33.)。
纳滤膜对二价阴阳离子有较好的截留率，用聚乙烯醇制备纳滤膜一般都会使聚乙烯醇进行交联。有人进行过实验，单纯用交联剂与聚乙烯醇交联后所得的纳滤膜基本上通量都比较小，在1.0Mpa的操作压力下，水通量只有几十升每平方米每小时，一般不会超过五十。在聚乙烯醇基体中引入另一种亲水性组分，可以增加膜的水通量，同时也可以增强膜对离子的选择性。聚乙烯醇磷酸铵是一种白色高分子化合物易溶于水，而且含有磷酸根基团，对阴离子具有较强的排斥作用，对阳离子则有吸引作用。本专利内容是添加聚乙烯醇磷酸铵到聚乙烯醇体系中。聚乙烯醇与聚乙烯醇磷酸铵主链上含有大量的亲水基团-羟基，使得共混膜的吸湿性强，机械性能较低，而是用马来酸与之聚合后，大大增强了共混膜的强度性能。再者，聚乙烯醇磷酸铵上含有易电离基团，在增大水通量的同时，也增加了对离子的选择透过性。
发明内容
本发明是针对传统聚乙烯醇纳滤膜通量较低，通过在聚乙烯醇基体中加入一种新的物质来改善纳滤膜的水通量。本发明提出了一种新的纳滤膜--聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜的制备方法。将聚砜底膜用1％-5％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.1％-1％的混合溶液处理1-3min，阴干，再用1％-5％的马来酸水溶液处理1-3min，将所制备的复合膜在100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇与聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生充分的交联反应，复合膜制备完成，其中交联反应方程式如下式所示：
本发明中的具体技术方案如下：
一种聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将聚砜底膜用铸膜液进行处理1-3min，然后再用质量分数为1％-5％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1-3min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，制备得到纳滤膜；
其中的铸膜液为聚乙烯醇的质量含量为1％-5％，聚乙烯醇磷酸铵的质量含量为0.1％-1％的混合水溶液；所述的聚砜底膜的截留分子量为2-3万。另外，对于膜材料的选择也进行了大量的试验，如对底膜材料的分子量的选择确定，物料水解度的选择，虽然这其中的浓度看似差别不太，但对于微观膜结构的影响确实不小，通过对相关技术指标的测定可以得出，本发明的改进取得了良好的效果。
作为优选，上述一种纳滤膜的制备方法中所述的聚乙烯醇的水解度为85-89％,分子量为50000-100000。
作为优选，上述一种纳滤膜的制备方法中所述的铸膜液在使用前经真空脱泡处理。
作为优选，上述一种纳滤膜的制备方法中的聚乙烯醇磷酸铵为纯度为99.9％的分析纯原料。
作为优选，上述一种纳滤膜的制备方法中所述的聚乙烯醇磷酸铵为预先配置好水溶液，然后在与聚乙烯醇水溶液混合。
有益效果：经与现有技术相比较，与未添加聚乙烯醇磷酸铵的聚乙烯醇纳滤膜相比，添加聚乙烯醇磷酸铵之后，纳滤膜的水通量提高将近一倍；而且制备工艺没有变复杂，而且更具有经济性。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
制备2％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为2％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用2％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为2％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为38％，对1000ppmNa2SO4的截留为88％，水通量为108LMH，对聚乙二醇600的截留率为89％,水通量为103LMH。
实施例2
制备3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为2％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为2％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为41％，对1000ppmNa2SO4的截留为80％，水通量为48LMH，对聚乙二醇600的截留率为91％,水通量为39LMH。
实施例3
制备3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.6％的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为2％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.6％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为1％-5％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为33％，对1000ppmNa2SO4的截留为85％，水通量为112LMH，对聚乙二醇600的截留率为88％,水通量为106LMH。
实施例4
制备3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.8％的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为2％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.8％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为2％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为30％，对1000ppmNa2SO4的截留为81％，水通量为118LMH，对聚乙二醇600的截留率为83％,水通量为113LMH。
实施例5
制备3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为1％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为1％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为31％，对1000ppmNa2SO4的截留为80％，水通量为110LMH，对聚乙二醇600的截留率为81％,水通量为101LMH。
实施例6
制备3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液，脱泡备用。制备质量分数为2％的马来酸溶液，备用。将聚砜底膜用3％的聚乙烯醇，聚乙烯醇磷酸铵浓度为0.5％的混合溶液处理2min，阴干，然后将质量分数为2％的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1min，将所得的膜再100℃烘箱中放置30min，使得聚乙烯醇、聚乙烯醇磷酸铵与马来酸发生交联。聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜对1000ppmNaCl的截留为39％，对1000ppmNa2SO4的截留为88％，水通量为109LMH，对聚乙二醇600的截留率为90％,水通量为100LMH。
Claims (5)
1.一种聚乙烯醇-聚乙烯醇磷酸铵纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将聚砜底膜用铸膜液进行处理1-3min，然后再用质量分数为1%-5%的马来酸溶液涂覆在阴干的膜上处理1-3min，将所得的膜在100℃烘箱中放置30min，制备得到纳滤膜；
其中的铸膜液为聚乙烯醇的质量含量为1%-5%，聚乙烯醇磷酸铵的质量含量为0.1%-1%的混合水溶液；所述的聚砜底膜的截留分子量为2-3万。
2.根据权利要求1所述的一种纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯醇的水解度为85-89%,分子量为50000-100000。
3.根据权利要求1所述的一种纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的铸膜液在使用前经真空脱泡处理。
4.根据权利要求1所述的一种纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯醇磷酸铵为纯度为99.9%的分析纯原料。
5.根据权利要求1所述的一种纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯醇磷酸铵为预先配制好水溶液，然后再与聚乙烯醇水溶液混合。
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