CN105413500B - 一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法 - Google Patents

一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法，属于膜抗污染领域。该方法为将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中加紧，将配置好的含有缚酸剂的溶液倾倒在其表面，浸渍，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干；然后将配置好的交联溶液倾倒在其表面，浸渍，用硅胶滚轮去除多余溶液；接着将氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍，倒去剩余溶液，阴干；最后将处理好的膜放在40‑80℃温度区间，热处理60‑180s，得到改性纳滤膜。本发明工艺操作简单，不仅保留了聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜原来优良的特性，还很好增强了膜表面的亲水性，提高了膜的耐污染性，具有广泛的应用前景。

Description

一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法
技术领域
本发明涉及纳滤膜改性方法，尤其涉及一种通过氧化石墨烯提高聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜耐污染性能的方法，属于膜抗污染领域。
背景技术
纳滤以其独特的分离特性受到人们越来越多的关注，纳滤膜在性能上介于反渗透和超滤膜之间，特别适合于分离分子量为200-1000范围内污染物及二价、高价无机盐等，且可保留对人体有益的部分一价离子。在饮用水净化、废水处理、生化产品的分级与浓缩、食品工业等众多领域发挥着自己独特的作用，展现出良好的应用前景。
膜在使用过程中膜污染是不得不面对的一个现实问题，纳滤也同样会遇到膜污染问题。膜分离过程中不同的污染物会对膜表面或膜孔造成不同程度的污染，导致膜的渗透通量和产水水质下降，会缩短膜的使用寿命。因此，如何提高膜的抗污染性能、减轻膜污染是膜领域研究的热点问题之一。
CN103736400A公开了以超滤膜为基膜，采用表面涂敷法，在基膜上先涂敷一层羧甲基壳聚糖水溶液，再浸涂一层氧化石墨烯交联溶液，制得氧化石墨烯纳滤膜，提高了纳滤膜的通量和脱盐效果。CN104826505A公开了通过将氧化石墨烯和聚砜、聚醚砜等膜材料加入溶剂共混得到铸膜液，可以获得具有多孔结构的纳米氧化石墨烯改性膜成品，提高了其膜通量和抗污染性。CN104275100A公开了通过在PVDF超滤膜上均匀的沉积一层由石墨烯与环糊精复合组装而成的选择分离层制备了复合纳滤膜，提高了其抗污染能力。目前，通过添加氧化石墨烯制备改性纳滤膜的专利很多，但基于以聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜为基膜，通过表面接枝法在膜表面接枝氧化石墨烯，以提高膜的抗污染性的技术未见报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法，其步骤如下：
(1)将交联剂加入去水的有机溶剂，充分搅拌混合均匀，得到质量分数为0.1％-0.3％的交联溶液，所述的有机溶剂为正己烷、二氯甲烷、Isopar-G或者上述溶剂中任意两种以上的混合物；
(2)将处理好的氧化石墨烯纳米片溶于有机溶剂，超声处理分散均匀，得到质量分数为0.1％-3％的氧化石墨烯溶液，所述的有机溶剂为二甲基乙酰胺、二氯甲烷、Isopar-G或者上述溶剂中任意两种以上的混合物；
(3)将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中加紧，将配置好的含有0.1wt％-0.3wt％缚酸剂的溶液倾倒在其表面，浸渍1-10min，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干；然后将(1)中配置好的交联溶液倾倒在其表面，浸渍2-15min，用硅胶滚轮去除多余溶液；接着将(2)中氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍1-15min，倒去剩余溶液，阴干；最后将处理好的膜放在45-80℃温度区间，热处理60～180s，得到改性纳滤膜，即聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜；
进一步，所述的交联剂为均苯三甲酰氯、戊二醛或者上述交联剂中两种混合物；
进一步，所述的缚酸剂为三乙胺、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氢氧化钠或者上述缚酸剂中任意两种混合物。
与现有的技术相比较，本发明具有以下有益效果：
本发明采用表面接枝法，既避免了采用混合法时氧化石墨烯在膜液中分散不均匀的缺点，又避免了采用界面聚合法时可能导致的通量衰减问题，有效的提高了膜的纯水通量，脱盐率和耐污染性能，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
(1)交联溶液的配制，将0.1g均苯三甲酰胺加入99.9gIsopar-G溶剂，充分搅拌混合均匀，得到质量分数0.1％的交联溶液。
(2)氧化石墨烯溶液的配置，将1.5g处理好的氧化石墨烯纳米片溶于98.5gIspoar-G溶剂，超声处理分散均匀，得到质量分数1.5％的氧化石墨烯溶液。
(3)将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中加紧，将配置好0.1wt％三乙胺溶液倾倒在其表面，浸渍5min，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干。再将配置好的戊二醛溶液倾倒在其表面，浸渍15min，用硅胶滚轮去除多余溶液，将氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍15min，倒去剩余溶液，阴干。将处理好的膜放在70℃的烘箱，热处理90s，得到的改性纳滤膜通量由原来的62.05L/m2/h提高到89.12L/m2/h，对Na2SO4截留率由原来的50％提升到了87％，接触角由原来的78.3°降到31.5°。
实施例2
(1)交联溶液的配制，将0.15g均苯三甲酰胺加入去水的85g正己烷与14.85二氯甲烷的混合溶液，充分搅拌混合均匀，得到质量分数0.15％的交联溶液。
(2)氧化石墨烯溶液的配置，将0.1g处理好的氧化石墨烯纳米片溶于99.9g二氯甲烷溶剂，超声处理分散均匀，得到质量分数0.1％的氧化石墨烯溶液。
(3)将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中加紧，将配置好0.2wt％碳酸钾溶液倾倒在其表面，浸渍1min，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干；再将配置好的均苯三甲酰氯(TMC)溶液倾倒在其表面，浸渍2min，用硅胶滚轮去除多余溶液，将氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍2min，倒去剩余溶液，阴干；将处理好的膜放在45℃的烘箱，热处理60s，得到的改性纳滤膜通量由原来的62.05L/m2/h提高到77.12L/m2/h，对Na2SO4截留率由原来的50％提升到了76％，接触角由原来的78.3°降到41.5°。
实施例3
(1)交联溶液的配制，将0.3g均苯三甲酰胺加入99.7g去水的正己烷溶剂，充分搅拌混合均匀，得到质量分数0.3％的交联溶液。
(2)氧化石墨烯溶液的配置，将3g处理好的氧化石墨烯纳米片溶于97g二甲基乙酰胺溶剂，超声处理分散均匀，得到质量分数3％的氧化石墨烯溶液。
(3)将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中加紧，将配置好0.3wt％碳酸钾溶液倾倒在其表面，浸渍10min，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干。再将配置好的均苯三甲酰氯(TMC)溶液倾倒在其表面，浸渍10min，用硅胶滚轮去除多余溶液，将氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍1min，倒去剩余溶液，阴干。将处理好的膜放在80℃的烘箱，热处理180s，得到的改性纳滤膜通量由原来的62.05L/m2/h提高到81.12L/m2/h，对Na2SO4截留率由原来的50％提升到了81％，接触角由原来的78.3°降到36.5°。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，该方法是通过如下步骤实现的：
(1)交联溶液的配制：
将交联剂加入去水的有机溶剂，充分搅拌混合均匀，得到质量分数为0.1％-0.3％的交联溶液，所述的有机溶剂为正己烷、二氯甲烷、Isopar-G或者上述溶剂中任意两种以上的混合物；所述的交联剂为均苯三甲酰氯、戊二醛或者上述交联剂中两种混合物；
(2)氧化石墨烯溶液的配置：
将氧化石墨烯纳米片溶于有机溶剂，超声处理分散均匀，得到质量分数0.1％-3％的氧化石墨烯溶液，所述的有机溶剂为二甲基乙酰胺、二氯甲烷、Isopar-G或者上述溶剂中任意两种以上的混合物；
(3)纳滤膜改性：
将充分干燥的聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜平整的铺在玻璃板上，置于板框中夹紧，将配置好的含有0.1wt％-0.3wt％缚酸剂的溶液倾倒在其表面，浸渍1-10min，倒去剩余溶液，置于通风橱内阴干；然后将(1)中配置好的交联溶液倾倒在其表面，浸渍2-15min，用硅胶滚轮去除多余溶液；接着将(2)中氧化石墨烯溶液倾倒在其表面，浸渍1-15min，倒去剩余溶液，阴干；最后将处理好的膜放在45-80℃温度区间的烘箱内，热处理60～180s，得到聚间苯二甲酰间苯二胺纳滤膜；所述的缚酸剂为三乙胺、吡啶、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氢氧化钠或者上述缚酸剂中任意两种混合物。
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