CN105536561A - 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法 - Google Patents

去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105536561A
CN105536561A CN201510977173.3A CN201510977173A CN105536561A CN 105536561 A CN105536561 A CN 105536561A CN 201510977173 A CN201510977173 A CN 201510977173A CN 105536561 A CN105536561 A CN 105536561A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
polyelectrolyte
nitrate nitrogen
water
modification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510977173.3A
Other languages
English (en)
Inventor
刘建勇
曹懿
李明飞
邹联沛
钱光人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201510977173.3A priority Critical patent/CN105536561A/zh
Publication of CN105536561A publication Critical patent/CN105536561A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/26—Electrical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法。该改性纳滤膜是以带负电的纳滤膜为基质膜，在该基质膜的表面交替涂覆阳离子聚电解质和阴离子聚电解质，形成复合膜（阴离子聚电解质/阳离子聚电解质）n/基质膜，其中n=1～5。本发明是将纳滤膜进行改性处理，通过层层自组装技术引入阴离子聚电解质，使得纳滤膜表面具有较高的负电荷密度，以提高膜表面与溶液中阴离子的静电斥力，从而在保持低运行压力和高膜通量的基础上，提高硝态氮的截留效率，克服普通纳滤膜对单价无机离子截留率低的缺点。聚电解质改性的高负电纳滤膜作为去除水中硝态氮的新型膜材料，具有广阔的应用前景。

Description

去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法
技术领域
本发明属于环保领域，涉及一种硝态氮去除的方法，具体是通过聚电解质层层自组装技术（Layer-by-Layer，LbL）添加阴离子聚合电解质提高膜表面负电荷密度，从而提高纳滤对水中硝态氮去除的方法。
背景技术
水中硝态氮的去除是个亟待解决的问题。目前，去除水中硝酸根的方法有离子交换法、反渗透法、电解法、催化还原法和生物反硝化法等。这些方法不同程度的存在能耗、投资、工艺运行、选择性差、处理效率低等问题。目前比较高效的方法是通过反渗透去除包括硝酸根离子在内的一些单价无机离子，虽然效果非常好，但设备昂贵、运行压力非常高从而导致运行成本非常高。
纳滤膜自从八十年代末出现到现在一直被应用于各个领域，其性质介于超滤和反渗透之间，运行压力低，膜通量比较高。由于其表面一些官能团的解离或吸附一些带电的溶质使其表面带有一定电荷，对无机盐和小分子有机物分离非常有效，但相比于反渗透，纳滤膜对一价无机离子截留率比较低。
发明内容
本发明的目的之一在于针对污水中硝态氮去除的实际需求，提出了一种用层层自组装技术对对纳滤膜进行改性，而得到的一种去除水中硝态氮用改性纳滤膜。
本发明的目的之二在于提供该纳滤膜的制备方法。
为实现上述目的。本发明采用如下技术方案：
一种去除水中硝态氮用改性纳滤膜，其特征在于该改性纳滤膜是以带负电的纳滤膜为基质膜，在该基质膜的表面交替涂覆阳离子聚电解质和阴离子聚电解质，形成复合膜（阴离子聚电解质/阳离子聚电解质）n/基质膜，其中n=1～5；
上述的阳离子聚电解质为：聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵；
上述的阴离子聚电解质为：聚对苯乙烯磺酸钠、聚丙烯酸；
一种制备上述的去除水中硝态氮用改性纳滤膜的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.将带负电的纳滤膜作为基质膜，基质膜层材质为聚酰胺（PA）；
b.将步骤a所得纳滤膜浸渍在1～3mol/L（请给出一个是适当的范围）的氢氧化钠溶液中使其表面水解5～30分钟，并用超纯水清洗；
c.将步骤b所得纳滤膜浸渍在浓度为0.5～3.0mg/mL阳离子聚电解质溶液中10～30分钟，形成聚电解质复合纳滤膜，用超纯水冲洗；
d.将步骤c所得纳滤膜再浸渍在浓度为1～5mg/mL的阴离子聚电解质溶液中，10～30分钟，形成聚电解质复合纳滤膜，用超纯水冲洗；
e.重复步骤c和步骤d，得到复合膜（阴离子聚电解质/阳离子聚电解质）n/基质膜，其中n=1～5,；
f.将步骤e所得复合膜浸渍在0.02mg/mL的戊二醛溶液中12～36小时，取出用超纯水冲洗、干燥，即得到去除水中硝态氮用改性纳滤膜。
将本发明的纳滤膜剪裁合适大小，固定在平板式膜组件，用去离子水配制25～150mg/L浓度的硝酸钾溶液在纳滤设备进行膜分离实验，并测定硝态氮截留率；实验条件：温度20～40℃，pH=6～10，运行压力为0.6～1.5MPa，最后改性的纳滤膜片可通过水接触角、SEM、傅里叶红外、ζ电位的等来表征其形态结构及性质。
本发明的特点和优点：大部分商业纳滤膜仅对小分子有机物以及二价无机盐具有较高的截留效果，对于单价无机离子截留率很低。本专利通过对纳滤膜进行改性，得到了一种高负电荷密度的纳滤膜，在保持低运行压力和高的膜通量的基础上，提高了纳滤处理过程去除硝态氮的性能。
具体实施方式
实施例一：研究了聚对苯乙烯磺酸钠通过层层自组装改性的NT102纳滤膜进行硝酸盐去除，本实施例的具体步骤为：
（1）.选用Microdyn-Nadir公司纳滤膜NT102作为改性基质膜，材质为聚酰胺；
(2).将NT102纳滤膜浸渍在2mol/L的氢氧化钠溶液中使其表面水解，并用超纯水冲洗三次；
(3).配制阳离子聚电解质溶液（聚醚酰亚胺PEI，Mw=75kDa），浓度为0.5mg/mL，并调节pH为1，将2得到的商业膜浸渍在其中；
(4).将阳离子聚电解质沉积的纳滤膜再浸渍在1mg/mL的阴离子聚电解质溶液（聚对苯乙烯磺酸钠PSS，Mw=100kDa）中20分钟形成聚电解质复合膜，用超纯水冲洗三次；
(5).将4中的得到的膜片浸渍在0.02mg/mL的戊二醛溶液中24小时，保持恒温30℃干燥；
(6).将5中得到的膜片取出用超纯水冲洗三次放至30℃烘箱干燥；
(7).用去离子水配制100mg/L浓度的硝酸钾溶液，利用自行设计的错流式纳滤实验装置进行纳滤膜分离试验，膜有效面积为24cm2，在pH=7，压力为0.7MPa条件下测试；
(8).利用紫外分光光度法测定硝酸盐截留率；
(9).最后改性的纳滤膜片可通过水接触角SEM、傅里叶红外、ζ电位来表征其形态结构及性质。

Claims (4)

1.一种去除水中硝态氮用改性纳滤膜，其特征在于该改性纳滤膜是以带负电的纳滤膜为基质膜，在该基质膜的表面交替涂覆阳离子聚电解质和阴离子聚电解质，形成复合膜（阴离子聚电解质/阳离子聚电解质）n/基质膜，其中n=1～5。
2.根据权利要求1所述的去除水中硝态氮用改性纳滤膜，其特征在于所述的阳离子聚电解质为：聚乙烯亚胺、聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的去除水中硝态氮用改性纳滤膜，其特征在于所述的阴离子聚电解质为：聚对苯乙烯磺酸钠、聚丙烯酸。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的去除水中硝态氮用改性纳滤膜的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：
a.将带负电的纳滤膜作为基质膜，基质层材质为聚酰胺（PA）；
b.将步骤a所得纳滤膜浸渍在1～3mol/L的氢氧化钠溶液中5-30分钟，使其表面水解，并用超纯水清洗；
c.将步骤b所得纳滤膜浸渍在浓度为0.5～3.0mg/mL阳离子聚电解质溶液中10～30分钟，形成聚电解质复合纳滤膜，用超纯水冲洗；
d.将步骤c所得纳滤膜再浸渍在浓度为1～5mg/mL的阴离子聚电解质溶液中，10～30分钟，形成聚电解质复合纳滤膜，用超纯水冲洗；
e.重复步骤c和步骤d，得到复合膜（阴离子聚电解质/阳离子聚电解质）n/基质膜，其中n=1～5,；
f.将步骤e所得复合膜浸渍在0.02mg/mL的戊二醛溶液中12～36小时，使得聚阳离子和聚阴离子通过戊二醛更好交联在一起，取出用超纯水冲洗、干燥，即得到去除水中硝态氮用改性纳滤膜。
CN201510977173.3A 2015-12-23 2015-12-23 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法 Pending CN105536561A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510977173.3A CN105536561A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510977173.3A CN105536561A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105536561A true CN105536561A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55816404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510977173.3A Pending CN105536561A (zh) 2015-12-23 2015-12-23 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105536561A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107252637A (zh) * 2017-08-08 2017-10-17 北京林业大学 一种基于支撑电解质优化的层层自组装复合纳滤膜的制备方法
CN108043236A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 哈尔滨工业大学 一种新型陶瓷-聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法
CN108939935A (zh) * 2018-08-07 2018-12-07 哈尔滨工业大学 一种耐氯耐污染聚酰胺反渗透膜的制备方法
CN108939951A (zh) * 2018-07-26 2018-12-07 浙江工业大学 一种自组装改性的聚酰胺反渗透复合膜及其应用
CN115105955A (zh) * 2022-06-28 2022-09-27 中国科学技术大学 一种用于去除水体中耐药性风险物质的不对称聚电解质纳滤膜及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101274222A (zh) * 2007-12-12 2008-10-01 浙江大学 一种动态自组装制备低压高通量荷电纳滤膜的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101274222A (zh) * 2007-12-12 2008-10-01 浙江大学 一种动态自组装制备低压高通量荷电纳滤膜的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHU ZHAOQI, ET AL: "Self-assembled nano-structured polyelectrolyte composite membranes for pervaporation", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107252637A (zh) * 2017-08-08 2017-10-17 北京林业大学 一种基于支撑电解质优化的层层自组装复合纳滤膜的制备方法
CN108043236A (zh) * 2017-12-20 2018-05-18 哈尔滨工业大学 一种新型陶瓷-聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法
CN108939951A (zh) * 2018-07-26 2018-12-07 浙江工业大学 一种自组装改性的聚酰胺反渗透复合膜及其应用
CN108939935A (zh) * 2018-08-07 2018-12-07 哈尔滨工业大学 一种耐氯耐污染聚酰胺反渗透膜的制备方法
CN115105955A (zh) * 2022-06-28 2022-09-27 中国科学技术大学 一种用于去除水体中耐药性风险物质的不对称聚电解质纳滤膜及其应用
CN115105955B (zh) * 2022-06-28 2024-02-23 中国科学技术大学 一种用于去除水体中耐药性风险物质的不对称聚电解质纳滤膜及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105536561A (zh) 去除水中硝态氮用改性纳滤膜及其制备方法
CN110026091B (zh) 一种离子液体改性的荷正电复合纳滤膜及其制备方法
CN107158980B (zh) 基于气/液界面反应的薄层复合膜及其制备方法和应用
JP2018510226A5 (zh)
CN101766962B (zh) 一种荷正电纳滤膜的制备方法
CN105107393B (zh) 一种基于模板法的单价离子选择性复合膜的制备方法
CN110038438B (zh) 一种有机无机复合陶瓷纳滤膜的制备方法
JP2017131863A5 (zh)
CN102553461B (zh) 一种无机/有机复合纳滤膜及其制备方法
CN104028120B (zh) 羧甲基纤维素钠复合物填充聚酰胺纳滤膜的制备方法
US20150218017A1 (en) Methods for Reducing Ion Exchange and Reverse Salt Flux Phenomena in Membranes for Osmotically Driven Membrane Processes
CN106621841B (zh) 一种荷正电纳滤膜的制备方法
CN101733024B (zh) 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法
CN101254419B (zh) 聚酯复合纳滤膜及其制备方法
CN110801738B (zh) 一种高分散二氧化钛掺杂聚酰胺纳滤膜的制备方法
WO2014188450A1 (en) Improved process to retain nutritious constituents in potable water obtained through desalination
CN113856501A (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法和应用
TW201801789A (zh) 超純水製造系統
CN111790275A (zh) 一种可用于水质软化的纳滤复合膜制备方法
CN104028117A (zh) 两性聚电解质络合物表面修饰的聚酰胺反渗透膜的制备方法
Zhao et al. Modification of an anion exchange membrane based on rapid mussel-inspired deposition for improved antifouling performance
CN112108019A (zh) 一种单价选择性阳离子交换膜及其制备方法
CN104028118B (zh) 含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜的制备方法
JP2009172531A (ja) 透過膜の阻止率向上方法、阻止率向上透過膜、透過膜処理方法および装置
CN110787654B (zh) 一种利用1-甲基咪唑作为水相添加剂制备反渗透膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160504