CN110743394A - 一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法 - Google Patents

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洪昱斌
陈慧英
兰秀娟
蒋鑫钰
方富林
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Abstract

本发明公开了一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将经过干燥的脂肪族聚酰胺于10‑90℃溶解在甲酸中，并加入添加剂，保温搅拌至完全溶解，脱泡后，获得铸膜液；(2)将上述铸膜液倒在干净的玻璃板或无纺布上，刮制初生态膜；(3)待初生态膜中的溶剂蒸发后，将其均匀地浸入凝固浴中固化成形，在凝固浴中保持时间600‑1500s后得到非对称膜；(4)将上述非对称膜取出后经充分清洗，即得所述脂肪族聚酰胺纳滤膜。本发明制备的纳滤膜，在较低的操作压力下对多价离子、染料及小分子有机物具有较好的分离效果。

Description

一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法
技术领域
本发明属于木糖醇制备技术领域，具体涉及一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法。
背景技术
纳滤是介于超滤和反渗透之间能够截留多价离子、小分子有机物的压力驱动型膜分离技术。目前，纳滤被广泛应用于水软化、小分子有机物的脱除和浓缩、水中三卤代物前驱物的去除、不同分子量有机物的分级和浓缩、废水脱色等领域。常用的纳滤膜材料是醋酸纤维素和交联芳香族聚酰胺。
醋酸纤维素纳滤膜是一种通过相转化法制成的非对称膜，虽然有良好的分离性与透过性，但是易受微生物侵蚀、化学稳定性差，pH适用范围窄，不耐高温以及对某些有机溶质分离率低。
国内外相继开发的商业纳滤膜大部分是通过界面聚合法制备而成(US5152901，CN101352659)，即将芳香族聚酰胺膜构筑在聚砜或聚醚砜多孔超滤膜表面，其在耐压密性、热稳定性、化学稳定性方面，比醋酸纤维素膜优，但也存在耐氯性差、表面分离层脆弱等问题。
此外，由于芳香族聚酰胺复合膜制备过程包括基膜制备和表面分离层制备两步，生产周期较长，生产成本偏高，且通过界面聚合法构筑表面分离层控制条件极其严格，对设备及环境要求极高，因此在国内的推广受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将经过干燥的脂肪族聚酰胺于10-90℃溶解在甲酸中，并加入添加剂，保温搅拌至完全溶解，脱泡后，获得铸膜液；上述脂肪族聚酰胺为聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚十二内酰胺、聚癸二酰己二胺或聚ω-氨基十一酰，上述添加剂为氯化锂、氯化钙、溴化锂、硝酸铝、高氯酸锂、乙二醇、聚乙二醇和三乙二醇中的至少一种；该铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为10-30wt％，添加剂的浓度为1-20wt％；
(2)将上述铸膜液倒在干净的玻璃板或无纺布上，刮制厚度为50-300μm的初生态膜；
(3)待初生态膜中的溶剂蒸发10-600s后，将其均匀地浸入0-40℃的浓度为0-80％的甲酸水溶液凝固浴中固化成形，在凝固浴中保持时间600-1500s后得到非对称膜；
(4)将上述非对称膜取出后经充分清洗，即得所述脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在本发明的一个优选实施方案中，所述铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为15-25wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述铸膜液中，添加剂的浓度为5-15wt％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中的温度为20-60℃。
在本发明的一个优选实施方案中，所述初生态膜的厚度为100-250μm。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中的蒸发的条件为：空气温度20-90℃，相对湿度20-80％。
在本发明的一个优选实施方案中，所述铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为15-25wt％，添加剂的浓度为5-15wt％。
本发明的有益效果是：
1、本发明制备的纳滤膜，在较低的操作压力(0.2-1MPa)下对多价离子、染料及小分子有机物具有较好的分离效果。
2、本发明制备的纳滤膜具有亲水性好、耐酸碱、耐溶剂和机械性能好等优良性能，可用于废水的深度处理、饮用水净化软化、食品、医药领域物料分离等方面。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
将16g聚己内酰胺和8g氯化锂加入到76g溶剂甲酸中，于50℃恒温搅拌至完全溶解，然后密闭静置脱泡，获得铸膜液。将铸膜液倒在干净的玻璃板上，用刮刀刮制厚度为200μm的初生态膜，在温度为60℃、相对湿度为40％的空气中蒸发120s后，均匀浸入20℃的水中保持1200s，得到非对称膜。将固化并脱落的非对称膜取出用纯水充分清洗，得到脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在0.5MPa的压力下，所得脂肪族聚酰胺纳滤膜对1000mg/L的硫酸钠的截留率为62.1％，对100mg/L甲基蓝染料的截留率为95.4％，水通量为23.7L/(m2·h)；将膜在pH＝2的盐酸溶液中浸泡10min，或在pH＝12的氢氧化钠溶液中浸泡10min，均对截留率没有影响。
实施例2
将20g聚己二酰己二胺、7g高氯酸锂和3g三乙二醇加入到70g溶剂甲酸中，于65℃恒温搅拌至完全溶解，然后密闭静置脱泡，获得铸膜液。将铸膜液倒在平整的无纺布上，用刮刀刮制厚度为150μm的初生态膜，在温度为50℃、相对湿度为60％的空气中蒸发240s后，均匀浸入30℃的水中保持1200s，得到非对称膜。将固化并脱落的非对称膜取出用纯水充分清洗，得到脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在0.5MPa的压力下，所得脂肪族聚酰胺纳滤膜对1000mg/L的硫酸钠的截留率为71.2％，对100mg/L甲基蓝染料的截留率为98.2％，水通量为18.8L/(m2·h)；将膜在pH＝2的盐酸溶液中浸泡10min，或在pH＝12的氢氧化钠溶液中浸泡10min，均对截留率没有影响。
实施例3
将18g聚十二内酰胺、6g溴化锂和5g乙二醇加入到71g溶剂甲酸中，于55℃恒温搅拌至完全溶解，然后密闭静置脱泡，获得铸膜液。将铸膜液倒在平整的无纺布上，用刮刀刮制厚度为180μm的初生态膜，在温度为45℃、相对湿度为50％的空气中蒸发60s后，均匀浸入15℃的水中保持1200s，得到非对称膜。将固化并脱落的非对称膜取出用纯水充分清洗，得到脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在0.5MPa的压力下，所得脂肪族聚酰胺纳滤膜对1000mg/L的硫酸钠的截留率为61.2％，对100mg/L甲基蓝染料的截留率为96.1％，水通量为27.3L/(m2·h)；将膜在pH＝2的盐酸溶液中浸泡10min，或在pH＝12的氢氧化钠溶液中浸泡10min，均对截留率没有影响。
实施例4
将19g聚ω-氨基十一酰、7g硝酸铝加入到74g溶剂甲酸中，于60℃恒温搅拌至完全溶解，然后密闭静置脱泡，获得铸膜液。将铸膜液倒在干净的玻璃板上，用刮刀刮制厚度为180μm的初生态膜，在温度为50℃、相对湿度为45％的空气中蒸发80s后，均匀浸入20℃的水中保持1200s，得到非对称膜。将固化并脱落的非对称膜取出用纯水充分清洗，得到脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在0.5MPa的压力下，所得脂肪族聚酰胺纳滤膜对1000mg/L的硫酸钠的截留率为66.8％，对100mg/L甲基蓝染料的截留率为95.2％，水通量为37.2L/(m2·h)；将膜在pH＝2的盐酸溶液中浸泡10min，或在pH＝12的氢氧化钠溶液中浸泡10min，均对截留率没有影响。
实施例5
将21g聚癸二酰己二胺、4g氯化钙和3g三乙二醇加入到72g溶剂甲酸中，于60℃恒温搅拌至完全溶解，然后密闭静置脱泡，获得铸膜液。将铸膜液倒在平整的无纺布上，用刮刀刮制厚度为150μm的初生态膜，在温度为55℃、相对湿度为50％的空气中蒸发60s后，均匀浸入15℃的水中保持1200s，得到非对称膜。将固化并脱落的非对称膜取出用纯水充分清洗，得到脂肪族聚酰胺纳滤膜。
在0.5MPa的压力下，所得脂肪族聚酰胺纳滤膜对1000mg/L的硫酸钠的截留率为75.3％，对100mg/L甲基蓝染料的截留率为97.5％，水通量为28.7L/(m2·h)；将膜在pH＝2的盐酸溶液中浸泡10min，或在pH＝12的氢氧化钠溶液中浸泡10min，均对截留率没有影响。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种脂肪族聚酰胺纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将经过干燥的脂肪族聚酰胺于10-90℃溶解在甲酸中，并加入添加剂，保温搅拌至完全溶解，脱泡后，获得铸膜液；上述脂肪族聚酰胺为聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚十二内酰胺、聚癸二酰己二胺或聚ω-氨基十一酰，上述添加剂为氯化锂、氯化钙、溴化锂、硝酸铝、高氯酸锂、乙二醇、聚乙二醇和三乙二醇中的至少一种；该铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为10-30wt％，添加剂的浓度为1-20wt％；
(2)将上述铸膜液倒在干净的玻璃板或无纺布上，刮制厚度为50-300μm的初生态膜；
(3)待初生态膜中的溶剂蒸发10-600s后，将其均匀地浸入0-40℃的浓度为0-80％的甲酸水溶液凝固浴中固化成形，在凝固浴中保持时间600-1500s后得到非对称膜；
(4)将上述非对称膜取出后经充分清洗，即得所述脂肪族聚酰胺纳滤膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为15-25wt％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铸膜液中，添加剂的浓度为5-15wt％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的温度为20-60℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述初生态膜的厚度为100-250μm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的蒸发的条件为：空气温度20-90℃，相对湿度20-80％。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铸膜液中，脂肪族聚酰胺的浓度为15-25wt％，添加剂的浓度为5-15wt％。
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