CN105561799A - 一种新型荷正电纳滤膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型荷正电纳滤膜的制备方法，具体是指一种交联阳离子瓜尔胶材料荷正电纳滤膜膜的制备方法。本发明是先配制阳离子的改性瓜尔胶溶解、聚乙烯醇水溶液，硼酸水溶液等，将硼酸水溶液对聚砜支撑膜进行处理，再用另一混合溶液进行处理，最后再用硼酸水溶液进行处理。本发明的优点是瓜尔胶属于天然大分子物质，价格低廉，来源广泛，可生物降解，绿色环保，而阳离子改性的瓜尔胶带有荷正电，经硼酸交联后可以形成不溶凝胶，同时可以提高膜表面的抗污染性能，具有较高的有机物截留效果，同时膜片的渗透通量得到了提高。

Description

一种新型荷正电纳滤膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合纳滤膜的制备工艺，具体是指交联阳离子瓜尔胶材料荷正电纳滤膜的制备方法。
背景技术：
纳滤膜是介于超滤与反渗透之间的新型膜分离技术。其技术特点是通过空间位阻和静电作用实现对溶解组分的选择性透过，纳滤膜用于除去分子量在约200-1000道尔顿范围内的多价离子和小的有机分子，具有操作压力低、渗透通量大等优点，目前纳滤膜的制备方法主要有涂覆法、相转化法和界面聚合法等。
纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。
瓜尔胶是一种豆科植物，为天然的半乳甘露聚糖，直链上没有非极性基团，大部分伯羟基和仲羟基都处在外侧，而且半乳糖支链并没有遮住活性的醇羟基。针对瓜尔胶在水溶液中溶解慢，水不溶物含量高等缺点，在分子链上引入阳离子基团，从而获得一定的正电性，经改性后，其水溶性、粘度与其所带阳离子密度大小有密切关系。使用阳离子改性瓜尔胶作为分离层，需要对瓜尔胶进行交联，而选用硼酸作为交联剂，可以有效的防治膜材料的溶胀等缺点。
采用在阳离子改性瓜尔胶作为新型纳滤膜材料，制备成表面带有大量荷正电的交联纳滤膜，并对膜材料进行交联，可以制备出具有较高截留率和渗透通量，同时具有耐污染性能优良的纳滤膜。
发明内容：
本发明针对纳滤膜通量较小、表面易污染的不足，选用阳离子改性瓜尔胶作为纳滤膜材料，同时对材料进行交联控制，提出了一种荷正电纳滤膜的制备方法。本发明通过以下技术方案得以实现：
一种新型荷正电纳滤膜的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)配置质量浓度为0.3％～0.5％的阳离子瓜尔胶水溶液为A溶液，配置质量浓度为0.5％-0.7％的聚乙烯醇水溶液为B溶液，将A、B两种溶液按照比例混合均匀，并水浴升温至35～45℃形成C溶液，配置质量浓度为0.2％硼酸水溶液，水浴升温至40℃；在本发明中，发明人选择了特定含量的硼酸水溶液作为交联剂，起到了特别好的效果，相对于其它含量的硼酸水溶液，虽然也有一定的效果，但0.2％的含量是发明人经过对比后选择的最佳效果，由于与其它的温度控制等条件的结合形成了非常多的实验例，为此，发明人从这些实验例中找出本发明中的特定的参数，花费了相当长的时间。
(2)将硼酸水溶液倾倒在聚砜支撑膜表面，流延覆盖20～30s后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘30～45s后取出，取混合C溶液涂覆在已硼酸水溶液处理过后的支撑膜表面40～50s，然后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘1～2min，取出后膜表面形成透明凝胶状膜层；
(3)将已形成凝胶状膜层的支撑膜表面再次涂覆硼酸水溶液20～30s，然后倾倒入废液桶中，再涂覆A溶液，并保持1～2min；再将废液倾入废液桶中，放入65℃烘箱烘干成膜，在本发明中，发明人为了实现目的，特意进行了再次的涂覆，况且对于涂覆的时间控制非常关键，所以选取一个较短的时间是很重要的。
作为优选，上述一种新型荷正电纳滤膜的制备方法中A溶液与B溶液的混合比例为2：1的质量比例。
有益效果：带有荷正电基团的阳离子瓜尔胶制备成纳滤膜分离层，采用硼酸进行交联，形成稳定网状结构，不易脱落，降低了溶胀效果，同时在保持原有对无机盐选择性分离效果的同时，提高了膜的纯水通量。而且本制备方法简单，操作易行，所用材料价格低廉，绿色环保。
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
配置质量浓度为0.5％的阳离子瓜尔胶水溶液，配置质量浓度为0.5％的聚乙烯醇水溶液，将两种溶液按照2：1比例混合均匀并水浴升温至45℃，配置质量浓度为0.2％硼酸水溶液，水浴升温至40℃，将硼酸水溶液倾倒在聚砜支撑膜表面，流延覆盖，30s后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘30s后取出，取混合溶液涂覆在已硼酸水溶液处理过后的支撑膜表面，40s后倾倒如废液桶中，放入45℃烘箱烘2min，取出后膜表面形成透明凝胶状膜层，将已形成凝胶状膜层的支撑膜表面再次涂覆硼酸水溶液，30s后倾倒入废液桶中，再涂覆阳离子瓜尔胶水溶液并保持2min中倾入废液桶中，放入65℃烘箱烘干成膜；在1MPa的操作压力测试膜片的水通量和截留率，水通量为55.3L/m2.h，MgCl2截留率为91.7％，对Na2SO4的截留率为71.1％,对氯化钠的截留率为61.4％，对PEG600的截留率达到94.2％。
实施例2
配置质量浓度为1％的聚乙烯醇水溶液，并水浴升温至45℃，配置质量浓度为0.2％硼酸水溶液，水浴升温至40℃，将硼酸水溶液倾倒在聚砜支撑膜表面，流延覆盖，30s后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘30s后取出，取聚乙烯醇水溶液覆在已硼酸水溶液处理过后的支撑膜表面，40s后倾倒如废液桶中，放入45℃烘箱烘2min，取出后膜表面形成透明凝胶状膜层，将已形成凝胶状膜层的支撑膜表面再次涂覆硼酸水溶液，30s后倾倒入废液桶中，再涂覆聚乙烯醇水溶液并保持2min中倾入废液桶中，放入65℃烘箱烘干成膜；在1MPa的操作压力测试膜片的水通量和截留率，水通量为20.6L/m2.h，MgCl2截留率为81.2％，对Na2SO4的截留率为65.5％,对氯化钠的截留率为51.1％，对PEG600的截留率达到71.2％。
实施例3-4
改变阳离子瓜尔胶水溶液的质量分数，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
实施例5-6
改变聚乙烯醇水溶液的质量分数，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
实施例7-8
改变混合溶液的温度，其他步骤与实施例2相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：

Claims (2)

1.一种新型荷正电纳滤膜的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)配置质量浓度为0.3％～0.5％的阳离子瓜尔胶水溶液为A溶液，配置质量浓度为0.5％-0.7％的聚乙烯醇水溶液为B溶液，将A、B两种溶液按照比例混合均匀，并水浴升温至35～45℃形成C溶液，配置质量浓度为0.2％硼酸水溶液，水浴升温至40℃；
(2)将硼酸水溶液倾倒在聚砜支撑膜表面，流延覆盖20～30s后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘30～45s后取出，取混合C溶液涂覆在已硼酸水溶液处理过后的支撑膜表面40～50s，然后倾倒入废液桶中，放入45℃烘箱烘1～2min，取出后膜表面形成透明凝胶状膜层；
(3)将已形成凝胶状膜层的支撑膜表面再次涂覆硼酸水溶液20～30s，然后倾倒入废液桶中，再涂覆A溶液，并保持1～2min；再将废液倾入废液桶中，放入65℃烘箱烘干成膜。
2.根据权利要求1所述的一种新型荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，A溶液与B溶液的混合比例为2：1的质量比例。
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