CN104801200A - 一种复合纳滤膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于膜技术领域，尤其是一种复合纳滤膜的制备方法；以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；所述基膜的截留相对分子量为50000-200000；所述聚乙烯醇的质量分数为2％-6％；所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。有益效果是：本发明制得的复合纳滤膜性能优异，操作工艺简单，便捷；而且原料易得、制备方法简单、膜表面亲水性好；量大、截留率高、耐污染、易清洗。

Description

一种复合纳滤膜的制备方法

技术领域

本发明属于膜技术领域，尤其是一种复合纳滤膜的制备方法。

背景技术

随着膜科学技术的不断发展，在膜的研制过程中，除了对外界条件的影响因素的研究，许多膜研究人员更多地将目光投向膜材料的选择与开发。同时，复合膜技术作为制备用于分离有机小分子的纳滤膜的有效方法发展也非常活跃。

聚乙烯醇(PVA)的分子链上含有大量的羟基，其结构规整，并是严格的线型结构，因此其化学性质稳定，材料的机械强度高，分子之间存在的氢键使其具有足够的热稳定性。同时由于它具有良好的水溶性、耐溶剂性能和好的成膜性能，能形成表层光滑的、非常强韧的、耐撕裂的膜，因而越来越广泛地应用于亲水性膜的制备中,尤其是作为复合膜致密层的膜材料。由于PVA具有高度的亲水性，常常被用于制备渗透蒸发膜，用于醇水分离。当然，PVA具有高度的亲水性，常常被用于制备渗透蒸发膜，用于醇水分离。当然，PVA也曾用于反渗透膜的制备，由于制得的反渗透膜的通量小，对盐的截留率不高，没有取得令人满意的效果，随着PVA膜的研究进展，人们将目光转向制备聚乙烯醇复合膜的尝试，其中反渗透复合膜的研究是较为活跃的，相比之下，复合超滤膜和复合纳滤膜的研究较少。Li等人曾在再生纤维素的底膜上复合一层PVA水凝胶膜，用于蛋白质分离；吴秋林等人也以缩甲醛PVA方式在PE管外壁涂制了一层PVA薄膜。

截留率和水通量也是评价纳滤膜的两个重要参数，截留率R(％)定义为：在一定的操作条件下，进料液中溶质的浓度(Cf)与渗透液中溶质的浓度(Cp)之差，再除以进料液中溶质的浓度(Cf)，再乘以100％。

$R(\%)=\frac{\mathrm{Cf}-\mathrm{Cp}}{\mathrm{Cf}}\×100\%$

水通量定义为：在一定操作条件下，单位时间内透过单位膜面积的水的体积，本发明中的单位为L/m²·h。

目前一般认为，提高膜的亲水性可以在保持盐截留率的前提下，提高膜的水通量并且改善膜的抗污染性能。许多研究者采用高度亲水的无机纳米颗粒与有机膜复合以提高膜的亲水性能。其中TiO₂纳米颗粒应用较多，虽然在微滤和超滤膜中取得了较好的效果，但对于纳滤膜却没有取得预期的结果。这主要是由于一般采用的TiO₂纳米颗粒都是实心结构，其颗粒尺寸与纳滤膜的孔径相当，因此当纳米颗粒复合进入纳滤膜结构中后，会堵塞纳滤膜的孔。结果是膜的表面接触角降低了，即膜表面亲水性提高了，但是水通量却呈现出下降的趋势。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种通膜量大、截留率高、耐污染、易清洗的复合纳滤膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种复合纳滤膜的制备方法，以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；

所述基膜的截留相对分子量为50000-200000；

所述聚乙烯醇的质量分数为2％-6％；

所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。

进一步的，所述基膜采用相转化方法制得。

进一步的，所述基膜选自聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的一种。

进一步的，所述基膜选用聚醚砜。

进一步的，所述基膜的截留相对分子量为100000。

进一步的，所述聚乙烯醇的质量分数为5.5％。

进一步的，所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡5-8h，每1-2h换一次水。

进一步的，所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡7h，每1.5h换一次水。

采用本发明的技术方案的有益效果是：本发明制得的复合纳滤膜性能优异，操作工艺简单，便捷；而且原料易得、制备方法简单、膜表面亲水性好；量大、截留率高、耐污染、易清洗。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种复合纳滤膜的制备方法，以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；

所述基膜的截留相对分子量为50000；

所述聚乙烯醇的质量分数为2％；

所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。

所述基膜采用相转化方法制得。

所述基膜选用聚丙烯腈。

所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡5h，每1h换一次水。

实施例2

一种复合纳滤膜的制备方法，以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；

所述基膜的截留相对分子量为100000；

所述聚乙烯醇的质量分数为5.5％；

所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。

所述基膜采用相转化方法制得。

所述基膜选用聚醚砜。

所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡7h，每1.5h换一次水。

实施例3

一种复合纳滤膜的制备方法，以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；

所述基膜的截留相对分子量为130000；

所述聚乙烯醇的质量分数为6％；

所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。

所述基膜采用相转化方法制得。

所述基膜选用聚偏氟乙烯。

所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡8h，每2h换一次水。

实施例2为优选实施例。

结论：

1)通过对膜液组成和制备条件的变化，制备了PVA复合纳滤膜，在0.6MPa,膜的纯水通量为1211L/(m²·h),对PEG600的截留率为90.8％.

2)基膜的材料与表面特性对PVA复合膜的性能产生影响。考虑到复合膜的水通量和截留率两个因素，认为截留的相对分子质量为100000的基膜上所复合的膜性能最佳。

3)PVA具有高度亲水性，利用美尔圆棒控制复合层的厚度，用机械涂敷法能有效制得复合膜。经多次试验，确定了质量分数5％PVA溶液与1％的戊二醛进行交联制备的复合膜性能较好，且稳定。

尽管上述实施例已对本发明的技术方案进行了详细地描述，但是本发明的技术方案并不限于以上实施例，在不脱离本发明的思想和宗旨的情况下，对本发明的技术方案所做的任何改动都将落入本发明的权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：以亲水性的聚乙烯醇、戊二醛水溶液、甲醇、草酸、硫酸、基膜为原料，采用涂敷法在基膜上进行涂敷的方法；

所述基膜的截留相对分子量为50000-200000；

所述聚乙烯醇的质量分数为2％-6％；

所述戊二醛水溶液的质量分数为28％。

2.根据权利要求1所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜采用相转化方法制得。

3.根据权利要求2所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜选自聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯中的一种。

4.根据权利要求3所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜选用聚醚砜。

5.根据权利要求1所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜的截留相对分子量为100000。

6.根据权利要求1所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的质量分数为5.5％。

7.根据权利要求1所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡5-8h，每1-2h换一次水。

8.根据权利要求7所述的一种复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述基膜在涂敷之前先用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡7h，每1.5h换一次水。