CN106268352A - 一种高电荷的纳滤膜制备方法 - Google Patents

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陈亦力
于云
彭文娟
林勇
夏建中
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种高电荷的纳滤膜制备方法，本技术通过在油相混料搅拌过程中，添加一定比例的改性剂，该改性剂成分主要包括以下的一种或几种：乙醇、异丙醇、水、氢氧化钠、甘油、双养水、氢氧化钾等。通过改性剂分子结构中的阳离子与油相中均苯三甲酰氯中的氯离子结合，生产盐或者气体，该参与反应的基团失活，不再参与界面聚合，再通过后处理或应用过程中，使之带上电荷，提高电位。

Description

一种高电荷的纳滤膜制备方法
技术领域
本发明属材料技术领域，具体涉及一种高电荷的纳滤膜制备方法。
背景技术
纳滤膜通过电荷排斥效应来脱除水中的盐类、截留有机物、带电荷有害物质等，现在市场上流通的纳滤膜种，一般没经过特殊改性，电位较低，一般在40-50mv/cm2，对有机物、带电荷有害物质脱除底、现在需要提高纳滤膜电荷：70～100mv/cm2，用来提高有机物与带电荷有害物质截留率。
现有的商业化纳滤膜由于其表面致密的脱盐层使得通量均较低，有许多研究者在水相和油相中加入许多亲水性小分子添加剂等，通过在界面聚合反应中影响反应的程度等增加聚酰胺脱盐层的疏松度从而提高膜的通量，但是一般通量提高的程度较低，同时由于增加降低了脱盐层的致密度，使得膜的脱盐率下降较多。另外，还有很多研究者通过表面涂层使膜表面带上电荷，但是此方式一方面通量下降明显，并且在长期运行中涂层脱落，导致整体性能下降严重。还有人通过提高油相的浓度或者增加后处理的氯化，这些均很大程度的降低膜的通量，并且使得长期稳定性降低。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于一种高电荷的纳滤膜制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本技术通过在油相混料搅拌过程中，添加一定比例的改性剂，该改性剂成分主要包括以下的一种或几种：乙醇、异丙醇、水、氢氧化钠、甘油、双养水、氢氧化钾等。通过改性剂分子结构中的阳离子与油相中均苯三甲酰氯中的氯离子结合，生产盐或者气体，该参与反应的基团失活，不再参与界面聚合，再通过后处理或应用过程中，使之带上电荷，提高电位。
本发明主要是显著提高了纳滤膜的电位，在界面反应之前，就已经保护或者使一部分官能团失活，不参与接下来的界面聚合。
所述的添加剂为柠乙醇、异丙醇、水、氢氧化钠、甘油、双养水、氢氧化钾等。
主要包括所述的膜制备过程有以下步骤：
配置一定浓度的多官能团水相溶液(以下简称水相溶液)，搅拌均匀；再配置一定浓度的多官能单体溶液(以下简称油相溶液)，搅拌均匀，然后在油相中添加包括以下的一种或几种：乙醇、异丙醇、水、氢氧化钠、甘油、双养水、氢氧化钾等，搅拌均匀。将具有支撑层的超滤膜片固定在玻璃板上，然后将一定体积的水相溶液倒入超滤膜片表面，放置一定时间后，再将水相溶液倒掉，然后将膜表面的水相晾干后。再将一定体积的油相溶液倒入膜表面，放置一定时间后，将油相倒掉，待膜表面的有机溶剂完全挥发后，再立即浸入含有一定浓度改性剂的水溶液中一定时间，即制得了高性能的反渗透膜，将制备的膜泡入纯水中待测。
本申请中，油相单体水解或者通过保护，单体不参与反应，从而在后处理或者实际运行中，使之带上电荷，提高膜表面电位；油相单体水解的工艺和水质度的控制。
可以采用与本专利所例举的改性剂结构类似的，包括各种较能与酰氯基团反应的单体，均为与本专利范围之内的内容。
纳滤膜分离性能
用200mg/L的PEG200水溶液为供料液，采用反渗透膜评价仪测定纳滤复合膜的渗透水通量,通过测定进料液的COD和渗出液的COD推出相关浓度，然后根据式1计算脱盐率，式(2)计算膜的渗透水通量，膜有效面积为23.75cm2，测试所用压力均为0.48MPa。
(Cf-进料液浓度，Cp-渗出液浓度) (1)
(V-渗透水的体积，A-膜的有效面积，t-时间) (2)
有益效果
与现有的纳滤膜制备技术相比，本专利有以下几个优点：
1、能精确控制不参与反应官能团的数量；
2、形成的膜非常稳定，在使用过程中，不存在失效的问题；
3、对比市场上的纳滤膜，对有机物截留分子量更低、对带电有害物质截留更高。
具体实施方式
实施例1
配制2wt％质量分数的哌嗪溶液，然后搅拌均匀后，再配制0.20wt％的多官能团酰氯的正己烷溶液，将聚砜超滤膜片(截留分子量68000左右)固定在玻璃板上，然后将一定体积的水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10s后，再将水相溶液倒掉，然后将膜表面的水相晾干后。再将一定体积的油相溶液倒入膜表面，放置10s后，将油相倒掉，待膜表面的有机溶剂完全挥发后，即制得了高通量的反渗透膜，将制备的膜泡入纯水中待测。
实施例2
在配制0.20wt％的多官能团酰氯的正己烷溶液中分别添加0.01％、0.02％、0.03％水。其他操作步骤同实施例1。
实施例3
在配制0.20wt％的多官能团酰氯的正己烷溶液中分别添加0.02％水、乙醇、氢氧化钠。其他操作步骤同实施例1.
表1为实施例1和2所制备纳滤膜对PEG200溶液截留测试结果
表2为实施例1和3所制备反渗透膜对PEG200溶液截留测试结果
表1：不同含量柠檬酸钠处理后的膜性能
改性剂含量 PEG200截留率/％ 电位/(mv/cm2)
无处理(实施例1) 72.4 54.3
0.01％水(实施例2) 78.3 76.2
0.02％水(实施例2) 83.5 82.4
0.03％水(实施例2) 90.6 98.1
表2：不同种类改性剂处理后的膜性能
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种高电荷的纳滤膜制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括如下步骤：
步骤一、配置多官能团水相溶液，即水相溶液，搅拌均匀；
步骤二、配置多官能单体溶液，即油相溶液，搅拌均匀；
步骤三、在油相中添加包括以下的一种或几种组份：乙醇、异丙醇、水、氢氧化钠、甘油、双养水或氢氧化钾，搅拌均匀；
步骤四、将具有支撑层的超滤膜片固定在玻璃板上，然后将0.3-1L水相溶液倒入超滤膜片表面，放置60-180S后，再将水相溶液倒掉，然后将膜表面的水相晾干后，再将一定体积的油相溶液倒入膜表面，放置10-30S后，将油相倒掉，待膜表面的有机溶剂完全挥发后，再立即浸入含有30％至50％浓度改性剂的水溶液中30-180S时间，即制得了高性能的反渗透膜，将制备的膜泡入纯净水中待测。
2.根据权利要求1所述的纳滤膜制备方法，其特征在于：配制2wt％质量分数的哌嗪溶液，然后搅拌均匀后，再配制0.20wt％的多官能团酰氯的正己烷溶液，将聚砜超滤膜片，截留分子量68000，固定在玻璃板上，然后将一定体积的水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10s后，再将水相溶液倒掉，然后将膜表面的水相晾干后；再将一定体积的油相溶液倒入膜表面，放置10s后，将油相倒掉，待膜表面的有机溶剂完全挥发后，即制得了高通量的反渗透膜，将制备的膜泡入纯水中待测。
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