CN108654407A - 一种制备复合纳滤膜的方法和装置 - Google Patents

一种制备复合纳滤膜的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108654407A
CN108654407A CN201810453503.2A CN201810453503A CN108654407A CN 108654407 A CN108654407 A CN 108654407A CN 201810453503 A CN201810453503 A CN 201810453503A CN 108654407 A CN108654407 A CN 108654407A
Authority
CN
China
Prior art keywords
basement membrane
composite nanometer
nanometer filtering
membrane
filtering film
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
CN201810453503.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张平允
王铮
顾玉亮
乐勤
张东
姜巍巍
严棋
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.)
Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co Ltd
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 Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center of Urban Water Resources Co Ltd
Priority to CN201810453503.2A priority Critical patent/CN108654407A/zh
Publication of CN108654407A publication Critical patent/CN108654407A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/30Polyalkenyl halides
    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36Polytetrafluoroethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027Nanofiltration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/38Polyalkenylalcohols; Polyalkenylesters; Polyalkenylethers; Polyalkenylaldehydes; Polyalkenylketones; Polyalkenylacetals; Polyalkenylketals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/56Polyamides, e.g. polyester-amides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制备复合纳滤膜的方法和装置,所述方法包括如下步骤:步骤一,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;步骤二,采用反向界面聚合反应法,将所选择的基膜置于油相单体中浸润;步骤三,将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应;步骤四,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜,通过本发明,可在疏水PTFE/PVA纳米纤维基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分离层,最终制备出PTFE/PVA复合纳滤膜。

Description

一种制备复合纳滤膜的方法和装置
技术领域
本发明涉及材料科学领域,特别是涉及一种基于改良界面聚合反应法制备PTFE-PVA复合纳滤膜的方法和装置。
背景技术
纳滤(Nano Filtration,NF)膜是一种新型的压力驱动膜,其截留性能介于超滤(Ultra Filtration,UF)和反渗透(Reverse Osmosis,RO)膜之间,其功能层的孔径在0.2~2nm,截留分子量在200~1000,它对高价盐及分子量超过500的有机化合物有较高的脱除率,对单价无机盐离子截留率较低。相比超滤膜较大的截留分子量及反渗透膜较高的投资成本,纳滤膜在分离二价、高价无机盐和分子量为数百的有机物方面有很大优势。作为一种新型的膜分离技术,纳滤技术己受到人们的广泛关注,在纯水制备、饮用水净化、废水处理、中水回用、海水淡化等水处理领域中得到广泛应用。同时,它在抗生素、氨基酸、多肽、蛋白质等生化产品的分级与浓缩、食品生产加工等领域展现着自己独特的魅力,己成为膜技术的研究中最活跃的方向之一。
在压力驱动膜系列中,NF膜的分离层在结构上比RO疏松,比UF和微滤(Microfiltration,MF)膜致密。调节膜分离层的疏松程度,使膜的孔径在纳米级别,即制得了纳滤膜。目前,制备纳滤膜的主要方法可分为相转化法(TIPS&NIPS)和界面聚合反应法(IP)。其中,相转化法的过程为通过控制一定的条件,使聚合物溶液逐渐固化,这一过程中伴随着单一液相转化为两个不能互溶的液相,继而发生相分离成膜。常规相转化法包括热沉淀、控制蒸发沉淀、溶剂蒸发、蒸气相沉淀和浸没沉淀等方法。常规相转化法制备的膜为单层膜,结构分为对称和非对称。复合膜的构造一般由作用不同的多层膜复合而成,其中最上面一层是很薄的功能层,其出现在膜技术发展史上的一个巨大突破。制备复合膜时,可根据实际情况灵活选择复合膜的皮层、亚皮层以及功能层,最终制备出的复合膜在各方面性能均达到最优,如选择性、渗透性、抗污染性、化学和热稳定性。目前商业化的NF、RO膜大多数是复合膜。目前全球范围内商品RO(NF)膜制备最常用的技术手段是采用界面聚合反应,在UF基膜上界面聚合反应生成聚酰胺活性分离层。
界面聚合反应法的基本原理是:利用两种反应活性很高的单体,在两个互不相溶的液相界面进行聚合反应,产生活性分离层。采用界面聚合反应法制备复合膜,通常步骤是先将支撑体(UF或者MF膜)浸入到含有一定浓度活性单体的水相溶液(一般为胺类)中,浸泡一定时间后取出;待沥干后,浸入到另一活性单体的油相溶液(通常为酰氯),使两种活性单体(胺和酰氯)在水相和油相界面处发生缩聚反应,即可得到聚酰胺NF(RO)复合膜。为了使反应充分进行,有较好的交联度,界面聚合后还要进行一定的处理。由于界面聚合形成的初级膜对膜两侧分子的扩散有一定影响,阻碍了聚合反应的继续进行,因此制得的复合膜的活性分离层厚度有一定限制,一般为小于50nm的薄膜。
由于常规界面聚合反应法的步骤是先将支撑体进入到水相溶液中,这对支撑体的亲水性有一定限制,通常能成功浸入界面聚合反应的支撑体的表面接触角须为50~80°,为亲水材料。由于疏水支撑体很难在水相单体中彻底浸润,因此很难采用界面聚合反应法在疏水支撑体上生成聚酰胺活性分离层,也很少有研究采用疏水支撑体进行界面聚合反应制备NF复合膜。
鉴于疏水支撑体在特殊领域,如油水分离、蛋白质浓缩等的应用需求,因此,实有必要提出一种技术手段,以实现采用疏水支撑体进行界面聚合反应制备复合纳滤膜。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足,本发明之目的在于提供一种制备复合纳滤膜的方法和装置,以采用反向界面聚合反应法或者添加剂辅助界面聚合反应法,在疏水PTFE/PVA纳米纤维基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分离层,最终制备出PTFE/PVA复合纳滤膜。
为达上述及其它目的,本发明提出一种制备复合纳滤膜的方法,包括如下步骤:
步骤一,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
步骤二,采用反向界面聚合反应法,将所选择的基膜置于油相单体中浸润;
步骤三,将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应;
步骤四,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
优选地,于步骤一中,依据纤维直径、表面元素含量、接触角结构参数,选择疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜。
优选地,于步骤二中,采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于均苯三甲酰氯含量为0.1~50wt.%的正己烷溶液中浸润0.5~600秒。
优选地,于步骤三中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于置于间苯二胺含量为0.1~50wt.%的水溶液中反应0.1~600秒。
优选地,于步骤四中,将反应后的PTFE/PVA纳米纤维膜置于25~200℃的烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
为达到上述目的,本发明还提供一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
油相单体浸润单元,用于采用反向界面聚合反应法,将所选择的基膜置于油相单体中浸润;
水相单体反应单元,用于将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应;
热反应单元,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
为达到上述目的,本发明还提供一种制备复合纳滤膜的方法,包括:
步骤一,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
步骤二,采用添加剂辅助界面聚合反应法,将所选择的基膜置于水相单体中浸润;
步骤三,将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应;
步骤四,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
优选地,于步骤二中,所述水相单体中的添加剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇、四甘醇、叔丁醇、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、氯化锂中的一种或几种,所述水相单体中的苯二胺含量为0.1~50wt.%,所述水相单体中的添加剂的含量为1~100wt.%。
优选地,于步骤三中,将彻底浸润后的基膜置于均苯三甲酰氯含量为0.1~50%的正己烷溶液中反应0.1~600秒。
为达到上述目的,本发明还提供一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
水相单体浸润单元,用于采用添加剂辅助界面聚合反应法,将所选择的基膜置于水相单体中浸润;
油相单体反应单元,用于将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应;
热反应单元,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
与现有技术相比,本发明一种制备复合纳滤膜的方法和装置对常规界面聚合反应改良,采用反向界面聚合反应法或者添加剂辅助界面聚合反应法,在疏水PTFE/PVA纳米纤维基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分离层,最终制备出PTFE/PVA复合纳滤膜,本发明可应用于饮用水(地表水/地下水)深度处理、海水和苦咸水淡化、污水深度处理、生物医药、食品和饮料等领域。
附图说明
图1为本发明第一实施例一种制备复合纳滤膜的方法的步骤流程图;
图2为本发明第二实施例一种制备复合纳滤膜的装置的系统架构图;
图3为本发明第三实施例一种制备复合纳滤膜的方法的步骤流程图;
图4为本发明第四实施例一种制备复合纳滤膜的装置的系统架构图;
图5为本发明实施例中实验结果示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明第一实施例一种制备复合纳滤膜的方法的步骤流程图。如图1所示,本发明一种制备复合纳滤膜的方法,包括如下步骤:
步骤101,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜以便进行后续的反向界面聚合反应。具体地说,依据纤维直径、表面元素含量、接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,以进行反向界面聚合反应,但本发明不以此为限。
在本发明具体实施例中,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的纤维直径为:10~1000nm,其表面元素含量为:C 5~90wt.%,O 1~90wt.%,F 1~99wt.%,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的接触角为:90°~180°。也就是说,依据10~1000nm纤维直径、表面元素含量以及90°~180°接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,分别进行反向界面聚合反应和添加剂辅助界面聚合反应。
步骤102,采用反向界面聚合反应法,将基膜置于油相单体中浸润。在本发明具体实施例中,采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液(油相单体)中浸润。
具体地说,于步骤102中,采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于均苯三甲酰氯(TMC)含量为0.1~50wt.%的正己烷溶液(油相单体)中浸润0.5~600秒。
步骤103,将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应。在本发明具体实施例中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于间苯二胺(MPD)水溶液(水相单体)中反应。
具体地说,于步骤103中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于间苯二胺(MPD)含量为0.1~50wt.%的水溶液(水相单体)中反应0.1~600秒。
步骤104,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。在本发明具体实施例中,将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于恒温烘箱中热反应,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
具体地说,于步骤104中,将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于25~200℃恒温烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
图2为本发明第二实施例一种制备复合纳滤膜的装置的系统架构图。如图2所示,本发明一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元201,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜以便进行后续的反向界面聚合反应。具体地说,依据纤维直径、表面元素含量、接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,进行反向界面聚合反应。
在本发明具体实施例中,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的纤维直径为:10~1000nm,其表面元素含量为:C 5~90wt.%,O 1~90wt.%,F 1~99wt.%,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的接触角为:90°~180°。也就是说,依据10~1000nm纤维直径、表面元素含量以及90°~180°接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,分别进行反向界面聚合反应和添加剂辅助界面聚合反应。
油相单体浸润单元202,用于采用反向界面聚合反应法,将基膜置于油相单体中浸润。在本发明具体实施例中,采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液(油相单体)中浸润。
具体地说,油相单体浸润单元202采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于均苯三甲酰氯(TMC)含量为0.1~50wt.%的正己烷溶液(油相单体)中浸润0.5~600秒。
水相单体反应单元203,用于将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应。在本发明具体实施例中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于间苯二胺(MPD)水溶液(水相单体)中反应。
具体地说,水相单体反应单元203将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于间苯二胺(MPD)含量为0.1~50wt.%的水溶液(水相单体)中反应0.1~600秒。
热反应单元204,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。在本发明具体实施例中,将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于恒温烘箱中热反应,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
具体地说,热反应单元204将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于25~200℃恒温烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜
图3为本发明第三实施例一种制备复合纳滤膜的方法的步骤流程图。如图3所示,本发明一种制备复合纳滤膜的方法,包括如下步骤:
步骤301,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜以便进行后续的添加剂辅助界面聚合反应。具体地说,依据纤维直径、表面元素含量、接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,以进行添加剂辅助界面聚合反应。
在本发明具体实施例中,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的纤维直径为:10~1000nm,其表面元素含量为:C 5~90wt.%,O 1~90wt.%,F 1~99wt.%,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的接触角为:90°~180°。也就是说,依据10~1000nm纤维直径、表面元素含量以及90°~180°接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,以进行添加剂辅助界面聚合反应。
步骤302,采用添加剂辅助界面聚合反应法,将基膜置于水相单体中浸润。具体地说,于步骤302中,采用添加剂辅助界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含添加剂的苯二胺(MPD)的水溶液(水相单体)中浸润,在本发明具体实施例中,所述水相单体中的添加剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇、四甘醇、叔丁醇、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、氯化锂中的一种或几种,所述水相单体中的MPD含量为0.1~50wt.%,所述水相单体中的添加剂的含量为1~100wt.%。
步骤303,将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应。具体地说,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液(油相单体)中反应。在本发明具体实施例中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)0.1~50%的正己烷溶液(油相单体)中反应0.1~600秒;
步骤304,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。在本发明具体实施例中,将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于25~200℃恒温烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
图4为本发明第四实施例一种制备复合纳滤膜的装置的系统架构图。如图4所示,本发明一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元401,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜以便进行后续的添加剂辅助界面聚合反应。具体地说,依据纤维直径、表面元素含量、接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,以进行添加剂辅助界面聚合反应。
在本发明具体实施例中,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的纤维直径为:10~1000nm,其表面元素含量为:C 5~90wt.%,O 1~90wt.%,F 1~99wt.%,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜基膜的接触角为:90°~180°。也就是说,依据10~1000nm纤维直径、表面元素含量以及90°~180°接触角等结构参数,优选疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,以进行添加剂辅助界面聚合反应。
水相单体浸润单元402,用于采用添加剂辅助界面聚合反应法,将基膜置于水相单体中浸润。具体地说,水相单体浸润单元402采用添加剂辅助界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含添加剂的苯二胺(MPD)的水溶液(水相单体)中浸润,在本发明具体实施例中,所述水相单体中的添加剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇、四甘醇、叔丁醇、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、氯化锂中的一种或几种,所述水相单体中的MPD含量为0.1~50wt.%,所述水相单体中的添加剂的含量为1~100wt.%。
油相单体反应单元403,用于将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应。具体地说,油相单体反应单元403将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液(油相单体)中反应。在本发明具体实施例中,油相单体反应单元403将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)0.1~50%的正己烷溶液(油相单体)中反应0.1~600秒;
热反应单元404,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。在本发明具体实施例中,热反应单元404将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于25~200℃恒温烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
可见,本发明采用反向界面聚合反应法或者添加剂辅助界面聚合反应法,可在疏水PTFE/PVA纳米纤维基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分离层,最终制备出PTFE/PVA复合纳滤膜。
以下将通过具体实施例来进一步说明本发明:
实施例一:反向界面聚合反应法:
步骤(1),选择纤维直径为296.67±48.48nm、表面元素含量为C:52.80±1.24wt.%,O:28.83±0.82wt.%,F:18.34±2.07wt.%、接触角为155±3°的疏水PTFE(聚四氟乙烯)/PVA(聚乙烯醇)纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,进行反向界面聚合反应,如图5(a)中,该PTFE/PVA纳米纤维中PVA含量为10.0wt.%,图5(b)中该PTFE/PVA纳米纤维中PVA含量为15.0wt.%
步骤(2),将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含量为1.0wt.%均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液(油相单体)中浸润30秒。
步骤(3),将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含量为1.0wt.%的间苯二胺(MPD)水溶液(水相单体)中反应15秒;
步骤(4),将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于60℃恒温烘箱中热反应60分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜,如图5(c)所示。
PTFE/PVA复合纳滤膜的纯水通量为52±9.0L·m-2·h-1,NaCl截留率为24±3.2%,MgSO4截留率为84±11%,进水中CODMn的去除率为70.6±13.1%。
实施例二:添加剂辅助界面聚合反应法:
步骤(1),选择纤维直径为432.67±52.65nm、表面元素含量为C:44.36±0.15wt.%,O:38.94±0.35wt.%,F:16.71±0.32wt.%、接触角为115±7°的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜,进行添加剂辅助界面聚合反应;
步骤(2),采用添加剂乙二醇(40.0wt%)辅助界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含添加剂的苯二胺(MPD)0.5wt.%的水溶液(水相单体)中浸润15秒。
步骤(3),将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于含均苯三甲酰氯(TMC)1.0wt.%的正己烷溶液(油相单体)中反应30秒;
步骤(4),将反应后的PTFE/PVA纳滤膜置于80℃恒温烘箱中热反应10分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜,如图5(d)所示。
PTFE/PVA复合纳滤膜的纯水通量为37±5L·m-2·h-1,NaCl截留率为39±2.6%,MgSO4截留率为91±17%,进水中CODMn的去除率为82.4±8.4%。
综上所述,本发明一种制备复合纳滤膜的方法和装置通过对常规界面聚合反应改良,采用反向界面聚合反应法或者添加剂辅助界面聚合反应法,在疏水PTFE/PVA纳米纤维基膜上成功生成小于50nm的聚酰胺活性分离层,最终制备出PTFE/PVA复合纳滤膜,本发明可应用于饮用水(地表水/地下水)深度处理、海水和苦咸水淡化、污水深度处理、生物医药、食品和饮料等领域。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰与改变。因此,本发明的权利保护范围,应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种制备复合纳滤膜的方法,包括如下步骤:
步骤一,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
步骤二,采用反向界面聚合反应法,将所选择的基膜置于油相单体中浸润;
步骤三,将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应;
步骤四,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
2.如权利要求1所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤一中,依据纤维直径、表面元素含量、接触角结构参数,选择疏水PTFE/PVA纳米纤维膜作为纳滤膜的基膜。
3.如权利要求2所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤二中,采用反向界面聚合反应法,将疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于均苯三甲酰氯含量为0.1~50wt.%的正己烷溶液中浸润0.5~600秒。
4.如权利要求3所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤三中,将彻底浸润后的疏水PTFE/PVA纳米纤维膜置于置于间苯二胺含量为0.1~50wt.%的水溶液中反应0.1~600秒。
5.如权利要求4所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤四中,将反应后的PTFE/PVA纳米纤维膜置于25~200℃的烘箱中热反应0.1~600分钟,最终制得PTFE/PVA复合纳滤膜。
6.一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
油相单体浸润单元,用于采用反向界面聚合反应法,将所选择的基膜置于油相单体中浸润;
水相单体反应单元,用于将彻底浸润后的基膜置于水相单体中反应;
热反应单元,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
7.一种制备复合纳滤膜的方法,包括:
步骤一,选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
步骤二,采用添加剂辅助界面聚合反应法,将所选择的基膜置于水相单体中浸润;
步骤三,将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应;
步骤四,将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
8.如权利要求7所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤二中,所述水相单体中的添加剂为甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丙醇、丙三醇、叔戊醇、四甘醇、叔丁醇、氯化钠、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、氯化锂中的一种或几种,所述水相单体中的苯二胺含量为0.1~50wt.%,所述水相单体中的添加剂的含量为1~100wt.%。
9.如权利要求7所述的一种制备复合纳滤膜的方法,其特征在于:于步骤三中,将彻底浸润后的基膜置于均苯三甲酰氯含量为0.1~50%的正己烷溶液中反应0.1~600秒。
10.一种制备复合纳滤膜的装置,包括:
基膜选择单元,用于选择一疏水支撑体作为纳滤膜的基膜;
水相单体浸润单元,用于采用添加剂辅助界面聚合反应法,将所选择的基膜置于水相单体中浸润;
油相单体反应单元,用于将彻底浸润后的基膜置于油相单体中反应;
热反应单元,用于将反应后的基膜进行热反应,最终制得复合纳滤膜。
CN201810453503.2A 2018-05-14 2018-05-14 一种制备复合纳滤膜的方法和装置 Pending CN108654407A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810453503.2A CN108654407A (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种制备复合纳滤膜的方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810453503.2A CN108654407A (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种制备复合纳滤膜的方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108654407A true CN108654407A (zh) 2018-10-16

Family

ID=63779343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810453503.2A Pending CN108654407A (zh) 2018-05-14 2018-05-14 一种制备复合纳滤膜的方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108654407A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109569314A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 东华大学 一种纳米纤维基纳滤复合膜及其制备方法
CN110038437A (zh) * 2019-04-04 2019-07-23 三达膜科技(厦门)有限公司 一种有机无机哌嗪聚酰胺复合陶瓷纳滤膜的制备方法
CN110124517A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 东华大学 一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法
CN111974225A (zh) * 2020-08-11 2020-11-24 北京碧水源分离膜科技有限公司 一种反渗透膜的制备方法
CN112007524A (zh) * 2020-08-07 2020-12-01 浙江机电职业技术学院 一种基于双水相体系的高通量纳滤膜的制备方法
CN113368713A (zh) * 2021-08-12 2021-09-10 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤复合膜的制备工艺
CN114028956A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 浙江机电职业技术学院 反渗透膜及其制备方法和应用
CN115253717A (zh) * 2022-07-21 2022-11-01 中国科学院过程工程研究所 一种亲疏水复合膜及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032282A (en) * 1989-04-14 1991-07-16 Aligena Ag Solvent-stable semipermeable composite membranes
CN102327746A (zh) * 2011-08-23 2012-01-25 复旦大学 一种抗污染环糊精-聚合物复合纳滤膜及其制备方法
CN103990385A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种新型聚酰胺复合分离膜的制备方法
CN105289318A (zh) * 2015-11-18 2016-02-03 新疆德蓝股份有限公司 一种中空纤维复合纳滤膜及其制备方法
CN105358238A (zh) * 2013-07-04 2016-02-24 巴斯夫欧洲公司 多通道膜
CN107088370A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 B·布莱恩·阿维图姆股份公司 透析膜及其生产方法
CN107469651A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 中国海洋大学 一种高通量交联聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备方法及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5032282A (en) * 1989-04-14 1991-07-16 Aligena Ag Solvent-stable semipermeable composite membranes
CN102327746A (zh) * 2011-08-23 2012-01-25 复旦大学 一种抗污染环糊精-聚合物复合纳滤膜及其制备方法
CN105358238A (zh) * 2013-07-04 2016-02-24 巴斯夫欧洲公司 多通道膜
CN103990385A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种新型聚酰胺复合分离膜的制备方法
CN105289318A (zh) * 2015-11-18 2016-02-03 新疆德蓝股份有限公司 一种中空纤维复合纳滤膜及其制备方法
CN107088370A (zh) * 2016-02-17 2017-08-25 B·布莱恩·阿维图姆股份公司 透析膜及其生产方法
CN107469651A (zh) * 2017-08-22 2017-12-15 中国海洋大学 一种高通量交联聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安树林: "《膜科学技术实用教程》", 28 February 2005, 化学工业出版社 *
杨座国: "《膜科学技术过程与原理》", 31 August 2009, 华南理工大学出版社从 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109569314A (zh) * 2018-12-05 2019-04-05 东华大学 一种纳米纤维基纳滤复合膜及其制备方法
CN109569314B (zh) * 2018-12-05 2021-12-07 东华大学 一种纳米纤维基纳滤复合膜及其制备方法
WO2020200289A1 (zh) * 2019-04-04 2020-10-08 三达膜科技(厦门)有限公司 一种有机无机哌嗪聚酰胺复合陶瓷纳滤膜的制备方法
CN110038437A (zh) * 2019-04-04 2019-07-23 三达膜科技(厦门)有限公司 一种有机无机哌嗪聚酰胺复合陶瓷纳滤膜的制备方法
CN110038437B (zh) * 2019-04-04 2022-04-19 三达膜科技(厦门)有限公司 一种有机无机哌嗪聚酰胺复合陶瓷纳滤膜的制备方法
CN110124517A (zh) * 2019-06-05 2019-08-16 东华大学 一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法
CN110124517B (zh) * 2019-06-05 2021-08-17 东华大学 一种低温反向界面聚合制备纳米纤维基复合纳滤膜的方法
CN112007524A (zh) * 2020-08-07 2020-12-01 浙江机电职业技术学院 一种基于双水相体系的高通量纳滤膜的制备方法
CN111974225A (zh) * 2020-08-11 2020-11-24 北京碧水源分离膜科技有限公司 一种反渗透膜的制备方法
CN113368713A (zh) * 2021-08-12 2021-09-10 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤复合膜的制备工艺
CN113368713B (zh) * 2021-08-12 2021-11-12 湖南沁森高科新材料有限公司 一种纳滤复合膜的制备工艺
CN114028956A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 浙江机电职业技术学院 反渗透膜及其制备方法和应用
CN115253717A (zh) * 2022-07-21 2022-11-01 中国科学院过程工程研究所 一种亲疏水复合膜及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108654407A (zh) 一种制备复合纳滤膜的方法和装置
Shokrgozar Eslah et al. Forward osmosis water desalination: Fabrication of graphene oxide-polyamide/polysulfone thin-film nanocomposite membrane with high water flux and low reverse salt diffusion
Paul et al. Chemistry and fabrication of polymeric nanofiltration membranes: A review
Shockravi et al. A new high performance polyamide as an effective additive for modification of antifouling properties and morphology of asymmetric PES blend ultrafiltration membranes
Ehsan Yakavalangi et al. Effect of surface properties of polysulfone support on the performance of thin film composite polyamide reverse osmosis membranes
Mo et al. Improved antifouling properties of polyamide nanofiltration membranes by reducing the density of surface carboxyl groups
Geise et al. Water purification by membranes: the role of polymer science
Wang et al. Designing high-performance nanofiltration membranes for high-salinity separation of sulfate and chloride in the chlor-alkali process
Liu et al. Acid stable thin-film composite membrane for nanofiltration prepared from naphthalene-1, 3, 6-trisulfonylchloride (NTSC) and piperazine (PIP)
Deng et al. Polyelectrolyte membranes prepared by dynamic self-assembly of poly (4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt (PSSMA) for nanofiltration (I)
US5130025A (en) Membrane separation and purification of compounds
Abd El-Ghaffar et al. A review of membranes classifications, configurations, surface modifications, characteristics and Its applications in water purification
Ding et al. Multirole regulations of interfacial polymerization using poly (acrylic acid) for nanofiltration membrane development
MX2011000218A (es) Membranas de purificacion de agua con resistencia al ensuciamiento mejorada.
CN109925895A (zh) 一种抗污染聚酰胺薄膜复合膜的制备方法
CN104474925A (zh) 一种高水通量聚酰胺反渗透复合膜的制备方法
CN110545903B (zh) 具有纳米尺寸气泡的膜渗透性增强的薄膜复合膜、其制备方法和用途
Fang et al. Composite forward osmosis hollow fiber membranes: Integration of RO-and NF-like selective layers for enhanced organic fouling resistance
KR101103384B1 (ko) 친수성 및 내염소성이 우수한 역삼투 분리막 및 이의 제조방법
Asatekin et al. Self-assembled polymer nanostructures for liquid filtration membranes: A review
Hoffman et al. Dual-functional nanofiltration membranes exhibit multifaceted ion rejection and antifouling performance
Ravichandran et al. A review on fabrication, characterization of membrane and the influence of various parameters on contaminant separation process
CN111203104A (zh) 一种具有超薄非对称聚酰胺截留层的反渗透膜的制备方法
CN114870641B (zh) 一种哌嗪基原生荷正电纳滤膜及其制备方法
Song et al. Custom-tailoring loose nanocomposite membrane incorporated bipiperidine/graphene quantum dots for high-efficient dye/salt fractionation in hairwork dyeing effluent

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181016