CN108722208A - 一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法，属于纳滤膜的制备领。本发明按照以下步骤实现：一、采用聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液在多孔基膜一侧均匀挂涂成膜；二、使用交联剂进行交联；三、用多巴胺与聚乙烯亚胺溶液在膜的另外一侧进行涂覆，取出，用蒸馏水清洗；四、用异丙醇浸泡。本发明制备的膜可实现同种荷电性的高价/一价离子的高效分离，可有效用于去除水中金属离子与硬度，为解决饮水安全问题提供新思路。

Description

一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种膜的制备方法。
背景技术
随着我国对饮用水安全的日益重视，我国公民对饮用水要求越来越严格。然而，我国淡水资源匮乏，多数地区水中钙镁离子、重金属离子含量高，传统处理方法难以实现单方面去除硬度，保证水中一价矿物质不发生流失。纳滤过程起始于80年代中后期，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。纳滤膜的孔径大于超滤膜的孔径而小于反渗透膜的孔径，因而在纳滤膜刚问世的时候被称为疏松反渗透膜。纳滤膜的特点在于其对于二价和多价离子具有较高的截留率，其截留分子量介于200-1000 g∙mol-1，在而对单价离子截留率则相对较低，被认为是解决此问题的最佳选择， 然而，目前商用纳滤膜对一价盐的截留率仍然有50%左右，不可避免的造成矿物质的流失。开发新型高选择性的纳滤膜是解决该问题的有效途径。
发明内容
本发明目的是为了构筑一种上下表面具有截然不同荷电性的Janus膜，为选择性分离高价盐与一价盐提供新思路。本发明方法制得的Janus纳滤膜用以高效分离水中的二价金属盐与一价金属盐。
本发明中一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、采用聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液在多孔基膜的一侧均匀挂涂成膜；
步骤二、然后使用含交联剂溶液浸泡，使其在50℃下进行交联进行交联，交联时间为0.5~3h；
步骤三、再使用pH=8.5的多巴胺与聚乙烯亚胺溶液对多孔基膜的另外一侧进行涂覆，用蒸馏水清洗；
步骤四、再用异丙醇浸泡，即得到正电/负电Janus纳滤膜。
进一步地限定，步骤一中聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液的配置方法，将聚丙烯酸钠与聚乙烯醇固体溶解于水中，采用机械搅拌直至混合均匀；其中，聚丙烯酸钠的浓度为0.1wt%~5.0 wt%；聚乙烯醇的浓度为0.1 wt%~5.0 wt%。
进一步地限定，步骤一中多孔基膜为聚偏氟乙烯膜、聚丙烯腈膜、醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚醚砜膜、陶瓷膜等多孔膜中的一种。
进一步地限定，步骤二中，所述交联剂种类为戊二醛、乙二醛、甲醛中的一种，质量浓度为0.5%~5%。
进一步地限定，步骤三中多巴胺与聚乙烯亚胺溶液的配置方法，将多巴胺固体粉末与聚乙烯亚胺分别溶解于pH=8.5的水溶液中。 其中，多巴胺浓度为0.5g/L~50 g/L；聚乙烯亚胺的浓度为0.5g/L~20 g/L；。
进一步地限定，步骤四中异丙醇浸泡时间为12~48小时。
本发明制备的正电/负电Janus纳滤膜的选择层表面与多孔侧表面为带有不同电荷，该种膜对二价盐(MgCl2, CaCl2等)达98%以上，对一价盐（NaCl等）截留率仅为20%，对离子选择性优异，可有效用于去除水中金属离子与硬度，为解决饮水安全问题提供新思路。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
实施例1：
本实施例中的一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法是按照以下步骤实现的：
一、将聚丙烯酸钠与聚乙烯醇固体溶解于水中，采用机械搅拌直至混合均匀，配置聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液，其中聚丙烯酸钠与聚乙烯醇的质量分数均为1.0wt%，选择商用聚砜膜为基膜，在聚砜的多孔层上涂覆聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液；
二、使用质量分数为1.5wt%的戊二醛溶液（是由戊二醛和水配置）浸泡，使其在50℃下进行交联进行交联，交联时间为0.5 h；
三、使用pH=8.5的含2g/L的多巴胺与2g/L的聚乙烯亚胺溶液对聚砜基膜的另一侧进行涂覆12h，得到选择层，使用蒸馏水清洗三遍；
五、用异丙醇浸泡12小时；得到正电/负电Janus纳滤膜。
所制备的膜的选择层带有正电，zeta电位为35mV；多孔层为负电，zeta电位为-42mV；所制备的Janus 纳滤膜的渗透通量约为13 L m-2h-1bar-1，约为商用纳滤膜的1倍，对MgCl2的截留率高达99.5%，对氯化钠的截留率约为17.2%，具有优异的离子选择性。

Claims (8)

1.一种正电/负电Janus纳滤膜的制备方法，其特征在于所述制备方法按以下步骤实现的：
步骤一、采用聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液在多孔基膜的一侧均匀挂涂成膜；
步骤二、然后使用含交联剂溶液浸泡，使其在50℃下进行交联，交联时间为0.5~3h；
步骤三、再使用pH=8.5的多巴胺与聚乙烯亚胺溶液对多孔基膜的另外一侧进行涂覆，用蒸馏水清洗；
步骤四、再用异丙醇浸泡，即得到正电/负电Janus纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于步骤一中聚丙烯酸钠/聚乙烯醇溶液的配置方法，将聚丙烯酸钠与聚乙烯醇固体溶解于水中，采用机械搅拌直至混合均匀。
3.根据权利要求1或2所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于聚丙烯酸钠的浓度为0.1wt%~5.0 wt%；聚乙烯醇的浓度为0.1 wt%~5.0 wt%。
4.根据权利要求1所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于步骤一中多孔膜是醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于步骤二中交联剂为甲醛、乙二醛、戊二醛中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于步骤三中多巴胺与聚乙烯亚胺溶液的配置方法，将多巴胺固体粉末与聚乙烯亚胺分别溶解于pH=8.5的水溶液中。
7.根据权利要求1或6所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于多巴胺浓度为0.5g/L~5.0 g/L；聚乙烯亚胺的浓度为0.5g/L~2.0 g/L。
8.根据权利要求1所述的一种正电/负电Janus复合膜的制备方法，其特征在于步骤四中异丙醇浸泡时间为12~48小时。
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