CN111992042A - 一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理膜技术领域，公开了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；取出后将聚电解质纳滤膜用水冲洗除去残留氧化性溶液，得到膜样品；其中，聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基和/或含有胺基盐酸盐基团，氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种。本发明可同时提高对多价阴离子盐的截留率和纳滤膜的水通量，使聚电解质纳滤膜的应用性能得到显著提高；同时可增大膜表面的负电荷密度，提高膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，使聚电解质纳滤膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。
Description
技术领域
本发明属于水处理膜技术领域，具体来说，是涉及聚电解质纳滤膜后处理方法。
技术背景
聚电解质纳滤膜具有表面特性和结构可控可调的优势，通过有效调控制备条件可对不同尺寸的分子和离子实现选择性分离(多价离子、染料分子等)；可广泛应用于自来水净化、硬水软化、食品加工、污水处理以及医药等领域，具有广阔的应用前景。该类纳滤膜通常以带不同电荷的聚电解质通过在多孔基底表面进行层层自组装而获得。纳滤膜的水通量是其应用性能评价的关键指标，它与纳滤分离的成本、效率密切相关，高通量的聚电解质膜将显著降低其在应用中的能耗和成本。聚电解质纳滤膜与传统的聚酰胺纳滤膜相比，具有表面特性和分离选择性可调范围大、原料选材宽广的优势，克服了聚酰胺纳滤膜主要用于二价离子脱除(Mg2+、Ca2+、SO4 2-等)，分离选择性调控困难以及材质单一等缺点。
当前水通量偏低是阻碍聚电解质纳滤膜广泛应用的问题之一，通常具有较高二价和三价离子截留率的聚电解质纳滤膜，其水通量在低压下(0.5–1MPa)均低于30L/m2 h，难以满足实际应用需求。比如Yifeng Huang等人(Separation and PurificationTechnology,207(2018)142–150)通过层层自组装法制备的壳聚糖/聚丙烯酸聚电解质纳滤膜，对硫酸钠具有90％以上的脱除率，但是其水通量仅10L/m2 h左右。如何通过优化聚电解质分离层结构提高水通量，从而降低使用成本是当前研究者的研究热点。目前聚电解质膜水通量的提升，主要是通过对制备条件(聚电解质浓度、pH值以及吸附时间等)进行调控来实现，但是这种调控方法对在保持截留率的同时提升水通量仍具有较大局限性。另外，有研究者提出利用向聚电解质分离层间引入纳米材料(金属纳米氧化物、碳纳米管以及石墨烯等)的方式(如Journal of Membrane Science 515(2016)125–133等)，提高纳滤膜的水通量。该方法虽然具有较为显著的效果，但是纳米材料的引入通常会给分离层造成缺陷，在提升水通量的同时使截留性能下降，并且纳米材料的制备和引入过程较为繁琐，这也增加了制备成本，不利于聚电解质纳滤膜的规模化制备。
发明内容
本发明所要解决的是如何提高聚电解质纳滤膜水通量的技术问题，重点针对含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团的聚电解质纳滤膜，提供一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法。
为解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，包括：
将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；
取出后，用水冲洗所述聚电解质纳滤膜以除去残留氧化性溶液，得到膜样品；
其中，所述聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团；
其中，所述氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种；
其中，所述氧化性溶液的质量浓度为300-1000ppm，pH值为3-6。
进一步地，所述聚电解质纳滤膜为通过层层自组装形成的聚电解质复合膜。
进一步地，所述浸泡的时间为1-7h。
进一步地，所述浸泡的温度为20-35℃。
进一步地，所述浸泡过程在避光条件下进行。
进一步地，所述冲洗的时间为5-15分钟
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，利用氧化性溶液对聚电解质纳滤膜进行浸泡处理，使氧化性溶液通过膜片正反两面扩散到聚电解质分离层内部，可与聚电解质膜充分接触反应。经过氧化处理可增强膜表面的负电荷密度，并且增加分离层的自由体积，从而可同时提高对多价阴离子盐(柠檬酸钾、EDTA二钠盐等)的截留率和纳滤膜的水通量，使聚电解质纳滤膜的应用性能得到显著提高，突破了调控聚电解质膜制备条件提升水通量的局限性，也避免了因纳米材料添加对聚电解质分离层造成的缺陷。
此外，本发明的方法可增大膜表面的负电荷密度，提高膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，使聚电解质纳滤膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。
同时该后处理方法过程简单，可操作性强，成本低，工艺条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。
具体实施方式
作为一种可选的实施方式，本发明提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，先将次氯酸钠、亚氯酸钠、双氧水等的氧化性溶液按照300-1000ppm的质量浓度溶解于去离子水中，氧化性溶液的pH值在3-6范围内，溶解完全后备用；然后将事先准备好的聚电解质纳滤膜浸入到配制的氧化性溶液中，浸泡温度在20-35℃之间，避光保存1-7h，取出后将聚电解质膜用去离子水冲洗5-15分钟除去残留氧化性溶液后，得到后处理的膜样品。其中，聚电解质纳滤膜为通过层层自组装形成的聚电解质复合膜，其含有胺基与亚胺基，或者含有胺基盐酸盐基团，或者同时含有胺基、亚胺基和胺基盐酸盐基团。
该方法选用合适的氧化性溶液，在特定条件下对聚电解质分离层进行氧化浸泡处理，通过处理使分离层内部的官能团被氧化成其它的基团，比如可以使希弗碱基团氧化成酰胺键，还可使分离层中的胺基和亚胺基和/或胺基盐酸盐基团氧化成亚硝基、腈基或重氮基团等。该氧化过程的发生可使分离层中的氢键强度发生变化，另外还可使聚电解质高分子链间的距离增加，从而使分离层的自由体积变大致密性降低，达到提升水通量的效果。此外，氧化处理过程可使分离层中存在的胺基和亚胺基或者胺基盐酸盐基团，部分被氧化成带负电的亚硝基、腈基或重氮基团，从而增大了膜表面的负电荷密度，提高了膜表面与多价阴离子盐间的静电排斥力，所以聚电解质膜的截留率在经过氧化处理后仍能得到保持甚至提升。同时该后处理方法过程简单，可操作性强，工艺条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。
下面通过具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
本实施例提供了一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，该方法按照如下步骤进行：
(1)制备带氨基和亚氨基的聚电解质纳滤膜A：以聚丙烯腈(PAN)超滤膜为基底，以聚乙烯亚胺(PEI)为聚阳离子，聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为聚阴离子，以戊二醛(GA)为交联剂，采用静态吸附层层自组装法，先将PAN超滤基底浸在1g/L PEI水溶液中20分钟，然后取出用水冲洗掉未被吸附的PEI水溶液，再将其浸在2g/L PSS水溶液中20分钟，然后取出用水冲洗掉未被吸附的PSS水溶液，如此往复交替吸附3次，再将所得膜材料浸入到0.1M的GA水溶液中30分钟，取出后用水冲洗掉未反应的GA水溶液，从而得到聚电解质纳滤膜A。
(2)配制氧化性溶液：按照600ppm的质量浓度将次氯酸钠溶解于去离子水中，次氯酸钠溶液的pH值为4.5，溶解完全后备用；
(3)浸泡处理：将步骤(1)制备好的聚电解质纳滤膜A浸入到步骤(2)配制的次氯酸钠溶液中，浸泡温度为25℃，避光保存(浸泡)4h，取出后将聚电解质膜用去离子水冲洗5分钟，除去残留氧化性溶液。
实施例2
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(1)将PEI水溶液替换为2g/L聚烯丙氨盐酸盐水溶液，制备得到带氨基盐酸盐基团的聚电解质纳滤膜B；步骤(3)采用聚电解质纳滤膜B。
实施例3
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)配置的氧化性溶液为亚氯酸钠溶液；步骤(3)采用亚氯酸钠溶液浸泡处理。
实施例4
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)配置的氧化性溶液为双氧水溶液；步骤(3)采用双氧水溶液浸泡处理。
实施例5
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的浓度为200ppm。
实施例6
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的浓度为300ppm。
实施例7
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的浓度为1000ppm。
实施例8
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的浓度为1200ppm。
实施例9
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中浸泡过程未在避光条件下进行。
实施例10
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中次氯酸钠溶液的浸泡温度为15℃。
实施例11
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中次氯酸钠溶液的浸泡温度为20℃。
实施例12
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中次氯酸钠溶液的浸泡温度为35℃。
实施例13
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中次氯酸钠溶液的浸泡温度为40℃。
实施例14
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的pH值为1。
实施例15
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的pH值为3。
实施例16
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的pH值为6。
实施例17
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(2)中次氯酸钠溶液的pH值为7。
实施例18
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的避光保存时间为0.5h。
实施例19
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的避光保存时间为1h。
实施例20
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的避光保存时间为7h。
实施例21
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的避光保存时间为9h。
实施例22
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的冲洗时间为10分钟。
实施例23
用实施例1的方法对聚电解质纳滤膜进行处理，其区别仅在于步骤(3)中的冲洗时间为15分钟。
对于上述实施例处理得到的纳滤膜样品以及步骤(1)制备的聚电解质纳滤膜A、聚电解质纳滤膜B分别进行脱盐率和水通量的测试，以考察不同处理条件对聚电解质纳滤膜性能的影响。
采用错流过滤的方式，以1g/L柠檬酸钾作为测试液在1Mpa下对所得纳滤膜的分离性能进行测试，测试液温度为25℃，在1Mpa下预压30分钟后收集产水15分钟，根据产水的体积和有效膜面积计算纳滤膜的水通量(F)；根据产水和进水的电导率值计算纳滤膜的脱盐率(R)。将连续测试三次的平均值作为最终结果。水通量计算公式如下：
其中，F表示水通量，V表示收集产水的体积，A为有效膜面积，t为产水收集时间。
脱盐率计算公式如下：
其中，R表示脱盐率，C1表示测试液电导率，C2表示产水电导率。
其中，聚电解质纳滤膜A的测试结果为：脱盐率95％，水通量25L/m2h；聚电解质纳滤膜B的测试结果为：脱盐率89％，水通量30L/m2h。
利用上述实施例结果和数据，考察不同氧化处理参数对聚电解质纳滤膜性能的影响。
(一)聚电解质纳滤膜所含功能基团种类对其脱盐率和水通量的影响，如表1所示。氧化处理条件如实施例1和2。
表1聚电解质纳滤膜所含功能基团种类对其脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 基团种类 | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 氨基和亚氨基基团 | 113 | 97 |
| 2 | 氨基盐酸盐基团 | 124 | 95 |
从表1中可以看出，聚电解质纳滤膜中含有氨基和亚氨基或氨基盐酸盐基团，经过氧化处理，其水通量会显著提高，脱盐率也有一定程度的提升。
(二)氧化性溶液种类对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表2所示。氧化处理条件如实施例1、3和4。
表2氧化性溶液种类对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 氧化性溶液 | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 次氯酸钠溶液 | 113 | 97 |
| 3 | 亚氯酸钠溶液 | 98 | 95 |
| 4 | 双氧水溶液 | 89 | 96 |
从表2中可以看出，采用次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液和双氧水溶液作为氧化性溶液并对聚电解质纳滤膜进行处理，会显著提升纳滤膜的水通量和脱盐率，其中次氯酸钠的处理效果最佳。
(三)氧化性溶液浓度对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表3所示。氧化处理条件如实施例1、5、6、7和8。
表3氧化性溶液浓度对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 氧化性溶液浓度/ppm | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 600 | 113 | 97 |
| 5 | 200 | 33 | 95 |
| 6 | 300 | 106 | 97 |
| 7 | 1000 | 110 | 96 |
| 8 | 1200 | 115 | 89 |
从表3中可以看出，随氧化性溶液浓度增加，聚电解质纳滤膜的脱盐率和水通量具有明显的变化。在较低浓度下纳滤膜的水通量变化不明显，过高的浓度会导致脱盐率严重下降，最佳氧化性溶液浓度范围为300-1000ppm。
(四)避光保存条件对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表4所示。氧化处理条件如实施例1和9。
表4避光保存条件对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 避光保存 | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 是 | 113 | 97 |
| 9 | 否 | 37 | 94 |
从表4中可以看出，避光保存可使聚电解质纳滤膜的水通量明显上升。
(五)浸泡温度对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表5所示。氧化处理条件如实施例1、10、11、12和13。
表5浸泡温度对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 浸泡温度/℃ | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 25 | 113 | 97 |
| 10 | 15 | 41 | 96 |
| 11 | 20 | 121 | 97 |
| 12 | 35 | 128 | 97 |
| 13 | 40 | 130 | 57 |
从表5中可以看出，浸泡温度对处理效果具有较大的影响，随温度升高纳滤膜的水通量逐渐增加。在较低温度下处理效果不明显，过高的温度会使脱盐率发生下降，最佳浸泡温度范围为20-35℃。
(六)氧化性溶液pH值对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表6所示。氧化处理条件如实施例1、14、15、16和17。
表6氧化性溶液pH值对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 溶液pH值 | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 4.5 | 116 | 97 |
| 14 | 1 | 123 | 76 |
| 15 | 3 | 118 | 95 |
| 16 | 6 | 105 | 96 |
| 17 | 7 | 39 | 95 |
从表6中可以看出，随氧化性溶液pH值的增加，聚电解质纳滤膜的水通量呈下降趋势；在高pH值下进行处理后，与未处理的纳滤膜相比，所得聚电解质纳滤膜的脱盐率和水通量变化不大。在pH值为3-6时，所得纳滤膜的性能最佳。
(七)避光保存(浸泡)时间对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表7所示。氧化处理条件如实施例1、18、19、20和21。
表7避光保存(浸泡)时间对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
| 实施例 | 避光保存时间/h | 处理后的水通量/L/m<sup>2</sup>h | 处理后的脱盐率/％ |
| 1 | 4 | 113 | 97 |
| 18 | 0.5 | 32 | 95 |
| 19 | 1 | 97 | 97 |
| 20 | 7 | 117 | 96 |
| 21 | 9 | 121 | 87 |
从表7中可以看出，随避光保存(浸泡)时间增加，处理后纳滤膜的水通量呈上升趋势，过长的避光保存(浸泡)时间会使脱盐率发生下降，最佳浸泡时间为1-7h。
(八)冲洗时间对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响，如表8所示。氧化处理条件如实施例1、22和23。
表8冲洗时间对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响
从表8中可以看出，冲洗时间对聚电解质纳滤膜脱盐率和水通量的影响不明显，最佳冲洗时间为5-15分钟。
综上所述，利用合适的氧化性溶液对带有氨基和亚氨基或氨基盐酸盐基团的聚电解质纳滤膜进行浸泡处理，可以显著提升膜材料的水通量，并且可使原有脱盐率得到保持或略有提高。氧化处理过程中，氧化性溶液的浓度、pH值、浸泡处理的温度和时间对聚电解质纳滤膜的处理效果具有一定的影响。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，包括：
将聚电解质纳滤膜浸泡至氧化性溶液中；
取出后，用水冲洗所述聚电解质纳滤膜以除去残留氧化性溶液，得到膜样品；
其中，所述聚电解质纳滤膜中含有胺基与亚胺基或含有胺基盐酸盐基团；
其中，所述氧化性溶液为次氯酸钠溶液、亚氯酸钠溶液、双氧水溶液中的至少一种；
其中，所述氧化性溶液的质量浓度为300-1000ppm，pH值为3-6。
2.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述聚电解质纳滤膜为通过层层自组装形成的聚电解质复合膜。
3.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述浸泡的时间为1-7h。
4.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述浸泡的温度为20-35℃。
5.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述浸泡过程在避光条件下进行。
6.根据权利要求1所述的一种提高聚电解质纳滤膜水通量的方法，其特征在于，所述冲洗的时间为5-15分钟。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103285741A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种耐溶剂复合纳滤膜的制备方法 |
| CN108043236A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型陶瓷-聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103285741A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种耐溶剂复合纳滤膜的制备方法 |
| CN108043236A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型陶瓷-聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法 |
| JP2020032358A (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 学校法人 中央大学 | ろ過膜、ろ過膜の製造方法及び表面処理剤 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| TIMO LAAKSO等: "Effect of polycation structure on the fabrication of polyelectrolyte multilayer", 《SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY》 * |
| YONG-JIAN TANG等: "Novel high-flux thin film composite nanofiltration membranes fabricated by the NaClO pre-oxidation of the mixed diamine monomers of PIP and BHTTM in the aqueous phase solution", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 * |
| 戎静等: "PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜后处理及化学稳定性和膜污染的研究", 《水处理技术》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113457466A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-01 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种氧化超支化聚乙烯亚胺纳滤膜、制备方法及应用 |
| CN113457466B (zh) * | 2021-07-14 | 2023-03-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种氧化超支化聚乙烯亚胺纳滤膜、制备方法及应用 |
| CN114259891A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-01 | 广东溢达纺织有限公司 | 一种氧化石墨烯纳滤膜及其制备方法与应用 |
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