CN110756056A - 一种界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理材料制备技术领域，特别涉及一种界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜的方法。包括：将聚砜超滤膜浸入对苯二甲胺水溶液中，浸泡使其表面饱和吸附对苯二甲胺分子；取出后除去多余液体，使PSF超滤膜表面没有明显的液滴；将均苯三甲酰氯溶液倒在PSF超滤膜表面上，反应后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜；将聚酰胺纳滤膜置于40～90℃的烘箱中进行热处理，以促进后续聚合反应；反应结束后将纳滤膜浸入NaHSO3溶液中备用。本发明的制备方法简单，条件温和；所获纳滤膜具有优异的纳滤性能，其半芳香酰胺结构具有良好的脱盐性能和耐氯性，可以满足多种条件下海水淡化处理的要求。

Description

一种界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜的方法
技术领域
本发明属于水处理材料制备技术领域，具体涉及聚酰胺纳滤膜的制备方法。
背景技术
随着工业和社会的发展，水资源短缺和水体污染已成为限制社会发展的重要因素，随着人口的不断增长，这一问题必将随之恶化。因此，开发可持续高效率技术对现有水资源进行处理如发展海水、苦咸水淡化技术，加强废水的处理和回用是解决水资源短缺和水体污染的重要途径。膜分离技术具有分离精度高、环境友好、能源消耗低、操作简单等优点，因此在水处理领域展现了广阔的应用前景。纳滤作为膜技术重要的组成部分，在废水处理、海水淡化和离子脱除等领域均有重要应用。
目前的纳滤膜通常采用间苯二胺、哌嗪制备，存在耐氯性能差的缺陷，由于体系中存在β-H，因此酰胺基团容易被清洗剂中的Cl进攻后发生重排，使原本致密的聚酰胺结构被破坏，导致纳滤性能下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种聚酰胺纳滤膜的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种聚酰胺纳滤膜的制备方法，是采用界面聚合制备聚酰胺纳滤膜，具体包括以下步骤：
(1)将聚砜(PSF)超滤膜浸入pH＝12的对苯二甲胺水溶液中，浸泡使其表面饱和吸附对苯二甲胺分子；取出后除去多余液体，使PSF超滤膜表面没有明显的液滴；
(2)将均苯三甲酰氯(TMC)溶液倒在PSF超滤膜表面上，反应后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜；
(3)将聚酰胺纳滤膜置于40～90℃的烘箱中进行热处理，以促进后续聚合反应；反应结束后将纳滤膜浸入1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
本发明中，所述步骤(1)中的浸泡时间是60～180s。
本发明中，所述步骤(2)中的反应时间是30～150s。
本发明中，所述步骤(3)中的热处理时间为10～30min。
本发明中，所述对苯二甲胺水溶液的质量浓度为0.01～0.3％。
本发明中，所述均苯三甲酰氯溶液的质量浓度为0.2～0.35％，其溶剂是正己烷、环己烷或正庚烷。
发明原理描述：
界面聚合制备方法通常用于制备纳滤膜，单体一般为间苯二胺或哌嗪。
本发明创新性地采用对苯二甲胺作为单体，能够提高纳滤膜对含氯清洗剂的耐受性。以对苯二甲胺作为单体制备的聚酰胺纳滤膜为半芳香聚酰胺纳滤膜，其半芳香结构不存在β-H可以减少含氯清洗剂处理纳滤膜时的Orton重排反应，提高对含氯清洗剂的耐受性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的制备方法简单，条件温和；
2、本发明所获纳滤膜具有优异的纳滤性能，其半芳香酰胺结构具有良好的脱盐性能和耐氯性，可以满足多种条件下海水淡化处理的要求。
附图说明
图1为对苯二甲胺与均苯三甲酰氯的反应过程示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
聚砜(PSF)超滤膜浸入0.3wt％且pH＝12的对苯二甲胺水溶液中，60s后取出，除去多余液体。待PSF超滤膜表面没有明显的水滴后，在吸附饱和对苯二甲胺分子的PSF超滤膜表面上倒入0.35wt％的TMC/环己烷溶液，反应150s后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜。将所得到的聚酰胺纳滤膜置于40℃烘箱中30min，促进后续聚合反应。最后将热处理后的纳滤膜储存在1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
实施例2：
聚砜(PSF)超滤膜浸入0.01wt％且pH＝12的对苯二甲胺水溶液中，180s后取出，除去多余液体。待PSF超滤膜表面没有明显的水滴后，在吸附饱和对苯二甲胺分子的PSF超滤膜表面上倒入0.2wt％的TMC/正己烷溶液，反应1min后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜。将所得到的聚酰胺纳滤膜置于90℃烘箱中10min，促进后续聚合反应。最后将热处理后的纳滤膜储存在1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
实施例3：
聚砜(PSF)超滤膜浸入0.1wt％且pH＝12的对苯二甲胺水溶液中，120s后取出，除去多余液体。待PSF超滤膜表面没有明显的水滴后，在吸附饱和对苯二甲胺分子的PSF超滤膜表面上倒入0.3wt％的TMC/正庚烷溶液，反应30s后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜。将所得到的聚酰胺纳滤膜置于50℃烘箱中20min，促进后续聚合反应。最后将热处理后的纳滤膜储存在1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
对比例1：
采用间苯二胺制备纳滤膜：聚砜(PSF)超滤膜浸入0.1wt％且pH＝12的间苯二胺水溶液中，60s后取出，除去多余液体。待PSF超滤膜表面没有明显的水滴后，在吸附饱和间苯二胺分子的PSF超滤膜表面上倒入0.3wt％的TMC/正己烷溶液，反应30s后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜。将所得到的聚酰胺纳滤膜置于50℃烘箱中20min，促进后续聚合反应。最后将热处理后的纳滤膜储存在1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
实验数据对比：
将本发明实施例1-3与对比例1中的产品，测试各膜纳滤分离2000mg/L的Na2SO4溶液、MgSO4溶液、NaCl溶液的分离特性参数，其结果如表1所示。
从上表中可以看出，使用对苯二甲胺制备的聚酰胺纳滤膜具有更好的通量及截留率，在使用2000ppm次氯酸钠处理后，其通量及截留衰减较常规聚酰胺纳滤膜更小，具有更好的耐氯性能。

Claims (6)

1.一种界面聚合法制备聚酰胺纳滤膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚砜超滤膜浸入pH＝12的对苯二甲胺水溶液中，浸泡使其表面饱和吸附对苯二甲胺分子；取出后除去多余液体，使PSF超滤膜表面没有明显的液滴；
(2)将均苯三甲酰氯溶液倒在PSF超滤膜表面上，反应后除去油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜；
(3)将聚酰胺纳滤膜置于40～90℃的烘箱中进行热处理，以促进后续聚合反应；反应结束后将纳滤膜浸入1.5wt％的NaHSO3溶液中备用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的浸泡时间是60～180s。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的反应时间是30～150s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的热处理时间为10～30min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对苯二甲胺水溶液的质量浓度为0.01～0.3％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述均苯三甲酰氯溶液的质量浓度为0.01～0.35％，其溶剂是正己烷、环己烷或正庚烷。
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