CN109569333A - 一种用于水处理的复合膜 - Google Patents

一种用于水处理的复合膜 Download PDF

Info

Publication number
CN109569333A
CN109569333A CN201910047332.8A CN201910047332A CN109569333A CN 109569333 A CN109569333 A CN 109569333A CN 201910047332 A CN201910047332 A CN 201910047332A CN 109569333 A CN109569333 A CN 109569333A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polysulfones
water
sepiolite
membrane
composite membrane
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.)
Granted
Application number
CN201910047332.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109569333B (zh
Inventor
朱泽晛
刘冬青
蔡思洲
任顺
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.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
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 Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN201910047332.8A priority Critical patent/CN109569333B/zh
Publication of CN109569333A publication Critical patent/CN109569333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109569333B publication Critical patent/CN109569333B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/82—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
    • 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
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0093—Chemical modification
    • 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
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • 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
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
    • B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂作为制膜原料，三者与溶剂以一定比例混合配制成铸膜液，通过浸没‑沉淀法制备成多孔支撑膜，通过多酚与多氨基化合物在水中的化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆分离功能层，制备出用于水处理的复合膜。此膜对染料和无机盐类展现出较高的截留性能。

Description

一种用于水处理的复合膜
技术领域
本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是一种通过化学沉积法制备分离功能层的复合膜。
背景技术
目前用于水处理的商品化纳滤膜主要是在聚砜膜上通过界面聚合涂覆聚酰胺功能层，此工艺较复杂，对操作要求高。且聚砜超滤膜自身通量小，聚酰胺复合层非常致密，截留效率高，但浓差极化现象十分明显，易污染、能耗高。本发明针对现有复合膜的缺点，首先制备一种通量大的聚砜支撑基膜，然后通过化学沉积反应在基膜上制造交联分离功能层，获得低压力、高通量，对多种染料分子截留效率高、对盐截留相对较低的膜材料，丰富水处理膜的品种和选择多样性。
海泡石是一种微观形貌为棒状的粘土型矿物，主要成分为水合硅酸镁组成，化学式为Si12Mg8O30(OH)4(OH2)4·8H2O。其具有高表面积和阳离子交换能力，酸化脱除少量镁离子后，可形成一定数量微孔，因而具备对多价金属阳离子的吸附能力，常被用作催化剂载体或吸附剂。海泡石与偶联剂反应后，可在表面接枝有机链段，提高与有机聚合物的相容性，获得与聚合物制备共混复合膜材料的能力。混合制膜后可提高膜的亲水性，并赋予膜一定的吸附、截留和交换能力。
多酚与多胺的化学沉积反应具有活性高、操作简便、产物带电荷等特点，近年来常用于制备复合膜功能层，如多巴胺自聚或儿茶酚与聚乙烯亚胺的共沉积。此功能层比通过界面聚合制备的聚酰胺功能层疏松，因而水通量大，盐截留相对较小，可部分克服浓差极化现象。本发明将偶联剂处理过的海泡石和表面活性剂添加至聚砜溶液中，提高聚砜多孔支撑膜的亲水性和水通量，通过化学沉积反应在聚砜多孔支撑膜表面沉积亲水的荷电功能层，提高复合膜对可解离溶质的截流移除能力，旨在提供一种新的水处理复合膜材料及技术，用于水中染料及有毒离子的去除。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，制备一种用于水处理的复合膜。
本发明的技术方案概述如下：
本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂作为制膜原料，三者与溶剂以一定比例混合配制成铸膜液，通过浸没-沉淀法制备成多孔支撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的复合膜。
所述用于处理海泡石的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(乙二氨基)丙基三甲基硅烷(KH-792)、二乙烯三氨基丙基三甲基硅烷(NQ-62)、苯胺甲基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。
所述聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。
所述偶联剂处理过的海泡石添加量为聚砜质量的1％～10％。
所述表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种，添加量为聚砜质量的0％～10％。
所述铸膜液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种混合。
所述化学沉积反应的多酚化合物包括儿茶酚或茶多酚的一种或两种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～5g/L；多氨基化合物包括二甲双胍、间苯二胺、聚乙烯亚胺600、聚乙烯亚胺1800或聚乙烯亚胺10000中的一种或几种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～27g/L；反应时间为4～7小时；温度为25～40℃。
实施例
基膜的制备
实施例1
将2.4g聚砜与0.24g KH-550处理过的海泡石分散在17.12g DMF中，添加0.24gTTAB，配成铸膜液。刮制成200μm膜，浸没于纯水中，保存在纯水中待用。
实施例2
将3g聚砜与0.15g KH-792处理过的海泡石分散在16.7g DMAC中，添加0.15gCTAB，配成铸膜液。刮制成200μm膜，浸没于纯水中，保存在纯水中待用。
实施例3
将3.6g聚砜与0.108g NQ-62处理过的海泡石分散在16.184g NMP中，添加0.108gDTAB，配成铸膜液。刮制成200μm膜，浸没于纯水中，保存在纯水中待用。
实施例4
将4g聚砜与0.08g苯胺甲基三乙氧基硅烷处理过的海泡石分散在15.92g DMSO中，配成铸膜液。刮制成200μm膜，浸没于纯水中，保存在纯水中待用。
实施例5
将4.4g聚砜与0.044g苯胺甲基三甲氧基硅烷处理过的海泡石分散在15.556gDMSO中，配成铸膜液。刮制成200μm膜，浸没于纯水中，保存在纯水中待用。
复合膜的制备
实施例6
将0.4g儿茶酚与0.2g二甲双胍溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例1中的平板膜浸没于此溶液中，在25℃下震荡7小时，聚砜基膜表面沉积了一层黑色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
实施例7
将0.3g茶多酚与0.72g聚乙烯亚胺600溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例2中的平板膜浸没于此溶液中，在30℃下震荡6小时，聚砜基膜表面沉积了一层黄色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
实施例8
将0.2g茶多酚与1.4g聚乙烯亚胺1800溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例3中的平板膜浸没于此溶液中，在35℃下震荡5小时，聚砜基膜表面沉积了一层黄色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
实施例9
将0.5g茶多酚与2.5g聚乙烯亚胺10000溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例4中的平板膜浸没于此溶液中，在40℃下震荡4小时，聚砜基膜表面沉积了一层黄色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
实施例10
将0.3g茶多酚与0.9g间苯二胺溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例2中的平板膜浸没于此溶液中，在30℃下震荡6小时，聚砜基膜表面沉积了一层棕色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
实施例11
将0.3g茶多酚与2.7g二甲双胍溶解在100mL浓度为1.21g/L pH为8.5的三羟甲基氨基甲烷水溶液中。将实施例5中的平板膜浸没于此溶液中，在30℃下震荡6小时，聚砜基膜表面沉积了一层粉色薄层。将此膜在纯水中浸泡脱除单体，置于纯水中待用。
膜截留染料
实施例12
将实施例7中的复合膜放置于错流评价装置的膜池中，原料液为浓度100mg/L的中性红水溶液。调整操作压力至0.1MPa，收集出料测的水样。测得稳定时膜的水通量为3.56L-1·m-2·h-1·bar-1，截留率为99.47％。
膜截留无机盐
实施例13
将实施例10中的复合膜放置于错流评价装置的膜池中，原料液为浓度1g/L的硫酸钠水溶液。调整操作压力至0.1MPa，收集出料测的水样。测得稳定时膜的水通量为2.59L-1·m-2·h-1·bar-1，截留率为80.61％。

Claims (3)

1.一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂作为制膜原料，三者与溶剂以一定比例混合配制成铸膜液，通过浸没-沉淀法制备成多孔支撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的复合膜。
2.根据权利要求1，所述浸没-沉淀法制备的多孔支撑膜，其铸膜液配方中：
用于处理海泡石的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(乙二氨基)丙基三甲基硅烷(KH-792)、二乙烯三氨基丙基三甲基硅烷(NQ-62)、苯胺甲基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。
聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。
偶联剂处理过的海泡石添加量为聚砜质量的1％～10％。
表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种，添加量为聚砜质量的0％～10％。
铸膜液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1，所述的化学沉积反应是多酚化合物和多氨基化合物在水中发生的交联反应，反应产物沉积在多孔支撑基膜表面形成分离功能层。
多酚化合物包括儿茶酚或茶多酚的一种或两种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～5g/L。
多氨基化合物包括二甲双胍、间苯二胺、聚乙烯亚胺600、聚乙烯亚胺1800或聚乙烯亚胺10000中的一种或几种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～27g/L。
反应时间为4～7小时。
温度为25～40℃。
CN201910047332.8A 2019-01-16 2019-01-16 一种用于水处理的复合膜 Active CN109569333B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910047332.8A CN109569333B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种用于水处理的复合膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910047332.8A CN109569333B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种用于水处理的复合膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109569333A true CN109569333A (zh) 2019-04-05
CN109569333B CN109569333B (zh) 2021-08-13

Family

ID=65915184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910047332.8A Active CN109569333B (zh) 2019-01-16 2019-01-16 一种用于水处理的复合膜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109569333B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110124355A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 天津工业大学 一种海泡石沉积的油水分离复合膜
WO2021223251A1 (zh) * 2020-05-06 2021-11-11 青岛理工大学 催化处理废水的金属氧化物纳米限域催化膜及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060231484A1 (en) * 2002-02-28 2006-10-19 Thomas Haring Composites and composite membranes
US20150343387A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Lg Electronics Inc. Membranes having antibiotic and hydrophilic properties and preparation method thereof
CN107158980A (zh) * 2017-06-07 2017-09-15 浙江大学 基于气/液界面反应的薄层复合膜及其制备方法和应用
CN107715700A (zh) * 2017-11-24 2018-02-23 中国科学院烟台海岸带研究所 一种高盐废水处理用耐腐抗污膜及其制备方法和应用
CN107875868A (zh) * 2017-09-26 2018-04-06 浙江大学 一种酚胺交替组装的复合纳滤膜及其制备方法
CN108246110A (zh) * 2018-01-08 2018-07-06 淮阴师范学院 一种凹凸棒土改性pvdf超滤膜、制备方法及其在蛋白质溶液过滤中的应用
CN109173751A (zh) * 2018-10-11 2019-01-11 湖南沁森高科新材料有限公司 一种pvdf膜的改性方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060231484A1 (en) * 2002-02-28 2006-10-19 Thomas Haring Composites and composite membranes
US20150343387A1 (en) * 2014-05-29 2015-12-03 Lg Electronics Inc. Membranes having antibiotic and hydrophilic properties and preparation method thereof
CN107158980A (zh) * 2017-06-07 2017-09-15 浙江大学 基于气/液界面反应的薄层复合膜及其制备方法和应用
CN107875868A (zh) * 2017-09-26 2018-04-06 浙江大学 一种酚胺交替组装的复合纳滤膜及其制备方法
CN107715700A (zh) * 2017-11-24 2018-02-23 中国科学院烟台海岸带研究所 一种高盐废水处理用耐腐抗污膜及其制备方法和应用
CN108246110A (zh) * 2018-01-08 2018-07-06 淮阴师范学院 一种凹凸棒土改性pvdf超滤膜、制备方法及其在蛋白质溶液过滤中的应用
CN109173751A (zh) * 2018-10-11 2019-01-11 湖南沁森高科新材料有限公司 一种pvdf膜的改性方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110124355A (zh) * 2019-06-17 2019-08-16 天津工业大学 一种海泡石沉积的油水分离复合膜
WO2021223251A1 (zh) * 2020-05-06 2021-11-11 青岛理工大学 催化处理废水的金属氧化物纳米限域催化膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109569333B (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101732998B (zh) 一种交联聚乙烯醇缩糠醛纳滤膜的制备方法
CN108654402B (zh) UiO-66-NH2复合材料及其制备方法和在海水淡化中的应用
CN108404686B (zh) 一种金属离子吸附污水分离膜的制备方法
CN110339726B (zh) 一种聚苯乙烯微球/碳纳米管复合修饰的杂化聚醚砜纳滤膜及其制备方法、应用
CN105727772B (zh) 一种复合反渗透膜及其制备方法
CN109550406A (zh) 两性粒子原位构筑金属有机框架分离膜的制备方法
CN109569333A (zh) 一种用于水处理的复合膜
CN101381125B (zh) 一种提高反渗透复合膜分离性能的方法
CN107875868A (zh) 一种酚胺交替组装的复合纳滤膜及其制备方法
CN103586002A (zh) 用于脱除水中重金属离子的杂化膜吸附剂的制备方法
Xu et al. Acid stable layer-by-layer nanofiltration membranes for phosphoric acid purification
CN105148750B (zh) 一种聚酰胺复合膜表面改性的方法
CN104289117A (zh) 一种牛磺酸改性的亲水复合膜
CN110479119A (zh) 一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法
CN109603573A (zh) 沸石咪唑酯骨架多元胺纳米粒子复合膜的制备方法
CN104168985A (zh) 用于将芳族化合物与非芳族化合物分离的促进输送膜
KR100224471B1 (ko) 이중구조를 갖는 폴리이온콤플렉스 분리막
CN104028120A (zh) 羧甲基纤维素钠复合物填充聚酰胺纳滤膜的制备方法
CN106621849B (zh) 聚酰胺中空纤维纳滤膜及制备方法
CN111686594A (zh) 一种高通量高截留的复合膜及其制备方法
CN107376673A (zh) 一种负载有TiO2纳米管的PES超滤膜及其制备方法和应用
CN109603586A (zh) 一种基于新的缓冲体系的高通量纳滤膜的制备方法
CN113578078A (zh) 一种基于掺氮多孔碳球的混合基质膜的制备方法及应用
CN110449045A (zh) 一种基于新的缓冲体系的高通量纳滤膜的制备方法
CN102512995B (zh) 一种磺化聚砜共混纳米碳酸钙复合聚砜膜及其制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant