CN112588124A - 一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法和应用，制备方法包括：采用共混法制备钴镍层状金属氢氧化物；制备聚砜超滤膜；将制备的聚砜超滤膜浸泡在间苯二胺的水溶液中2‑3分钟后擦干表面；向正己烷溶液中加入均苯三甲酰氯和制备的钴镍层状金属氢氧化物，搅拌后得到正己烷混合溶液；将擦干表面后的聚砜超滤膜与正己烷混合溶液接触1‑2分钟，除去表面液体后烘干。实验发现，金属氢氧化物的添加能一定程度上提高纳滤膜对盐离子，特别是重金属离子的截留率。

Description

一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法和应用，属于污水处理技术领域。
背景技术
纳滤（NF）是膜分离过程，其性能和孔径介于超滤和反渗透（RO）之间。与反渗透工艺相比，尽管运行压力较低，但NF仍具有较高的通量和较高的多价盐截留率，且运行成本较低。
通常，NF中使用的膜是通过界面聚合制备的薄膜复合（TFC）膜，其中活性聚酰胺（PA）选择层是通过单体之间的反应形成的。通过将纳米材料如沸石、 TiO2、CNTs和碳酸铈引入膜选择层来增强膜性能，是纳滤膜制备的新方法。这些纳米材料的加入已被证明可以改善表面亲水性，表面粗糙度，水渗透性和抗污性。但是，这些方法制备的纳滤膜对盐离子和重金属离子的截留率很低，不能满足现实的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法，提高了盐离子和重金属离子的截留率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，包括：
采用共混法制备钴镍层状金属氢氧化物（LDH）；
制备聚砜超滤膜；
将制备的聚砜超滤膜浸泡在间苯二胺的水溶液中2-3分钟后擦干表面；
向正己烷溶液中加入均苯三甲酰氯和制备的钴镍层状金属氢氧化物，搅拌后得到正己烷混合溶液；
将擦干表面后的聚砜超滤膜与正己烷混合溶液接触1-2分钟，除去表面液体后烘干。
优选地，采用共混法制备钴镍层状金属氢氧化物的方法为：取六水合硫酸锰、六水合氯化钴于去离子水中, 磁力搅拌均匀充分溶解后, 加入配置好的氨水，调节pH至8-10，在65℃条件下反应24 h，离心后干燥。
优选地，所述六水合硫酸锰和六水合氯化钴的质量比为2：1。
优选地，所述干燥温度为80℃。
优选地，所述聚砜超滤膜的制备方法为：
将聚砜在真空烘箱中干燥10h，将质量分数为20%的干燥聚砜、质量分数为2%的添加剂聚乙二醇和有机溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮放入锥形瓶中，在60℃用磁力搅拌溶解48h，直至铸膜液透明，静置去泡；
将铸膜液倒在固定的玻璃板表面，使用厚度为150um的刮刀将铸膜液均匀刮在玻璃表面，将玻璃板浸入水中，聚合物相变形成超滤膜，洗净后静置在去离子水中备用。
优选地，所述间苯二胺的浓度为0.5-1wt%。
优选地，所述正己烷混合溶液中含有0.05-0.2wt%的均苯三甲酰氯和0.05wt%的钴镍层状金属氢氧化物。
优选地，所述烘干在60°C烘箱热处理5min。
本发明提供上述的方法制备得到的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜。
本发明提供上述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜在工业污水处理中的应用。
本发明所达到的有益效果：
钴镍层状金属氢氧化物（LDH）具有由被氢氧根离子包围的金属离子（二价或三价）组成的层状结构，LDH的元素组成灵活可调节，使其具有不同的理化性质，选择LDH作为改性剂，利用LDH所具有的金属正电荷带来的Donnan效应，增强膜的亲水性。通过压滤实验，测试盐离子和重金属离子的截留率，经对比，LDH改性后的纳滤膜截留率有所提升。
附图说明
图1为本发明聚酰胺复合纳滤膜试验装置的结构示意图；
其中，1-进气口 ，2-出气阀， 3-纳滤膜， 4-出水口， 5-导气管， 6-磁力搅拌， 7-料液 ，8-氮气瓶。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：基膜的制备
首先，将聚砜在真空烘箱中干燥10h，将一定量的干燥聚砜（20wt%，以下均为质量分数）、添加剂聚乙二醇（2%）和有机溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮放入锥形瓶中，在60°C用磁力搅拌溶解48h，直至铸膜液透明，静置去泡。将铸膜液倒在固定的玻璃板表面，使用厚度为150um的刮刀将铸膜液均匀刮在玻璃表面，将玻璃板快速浸入水中，聚合物相变形成超滤膜，洗净后静置在去离子水中备用。
实施例2：改性纳滤膜的制备
将聚砜超滤膜浸泡在0.5%的间苯二胺（MPD）的水溶液中2分钟，用滤纸擦干表面后，与含有0.1wt%的均苯三甲酰氯（TMC）和0.05wt%的钴镍层状金属氢氧化物（LDH）的正己烷溶液接触1分钟，除去表面液体后放入60°C烘箱热处理5min，洗净后浸泡在去离子水中备用。
实施例3：对照纳滤膜的制备
将聚砜超滤膜浸泡在0.5wt%的间苯二胺（MPD）的水溶液中2分钟，用滤纸擦干表面后，与含有0.1wt%的均苯三甲酰氯（TMC）的正己烷溶液接触1分钟，除去表面液体后放入60°C烘箱热处理5min，洗净后浸泡在去离子水中备用。
实施例4：改性纳滤膜压滤实验
将实施例2制得的纳滤膜放入压滤实验装置，如图1所示。向装置中注入100ml预先配置好的0.5g/L的MgSO4溶液。给装置加压到0.5Mpa，一定时间内测量滴出的溶液的体积和电导率，并计算出通量和截留率。得到的最大通量和截留率分别为F=4.2L/m2*h，R=91.2%。
实施例5：对照纳滤膜压滤实验
将实施例3制得的对照纳滤膜放入压滤实验装置，如图1所示。向装置中注入100ml预先配置好的0.5g/L的MgSO4溶液。给装置加压到0.5Mpa，一定时间内测量滴出的溶液的体积和电导率，并计算出通量和截留率。得到的最大通量和截留率分别为F=4.0L/m2*h，R=88.2%。
实施例6：重金属离子过滤实验
参照实施例4和实施例5，向压滤实验装置中注入100ml预先配置好的0.5g/L的Pb（NO3）2溶液，改性纳滤膜得到的最大通量和截留率分别为F=10L/m2*h，R=91.9%；普通纳滤膜得到的最大通量和截留率分别为F=7.3L/m2*h，R=80.1%。
由上述实施例的结果可见，本发明的改性纳滤膜具有更好的重金属去除效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：
采用共混法制备钴镍层状金属氢氧化物；
制备聚砜超滤膜；
将制备的聚砜超滤膜浸泡在间苯二胺的水溶液中2-3分钟后擦干表面；
向正己烷溶液中加入均苯三甲酰氯和制备的钴镍层状金属氢氧化物，搅拌后得到正己烷混合溶液；
将擦干表面后的聚砜超滤膜与正己烷混合溶液接触1-2分钟，除去表面液体后烘干。
2.根据权利要求1所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，采用共混法制备钴镍层状金属氢氧化物的方法为：取六水合硫酸锰、六水合氯化钴于去离子水中, 磁力搅拌均匀充分溶解后, 加入配置好的氨水，调节pH至8-10，在65℃条件下反应24 h，离心后干燥。
3.根据权利要求2所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述六水合硫酸锰和六水合氯化钴的质量比为2：1。
4.根据权利要求2所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述干燥温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述聚砜超滤膜的制备方法为：
将聚砜在真空烘箱中干燥10h，将质量分数为20%的干燥聚砜、质量分数为2%的添加剂聚乙二醇和有机溶剂1-甲基-2-吡咯烷酮放入锥形瓶中，在60℃用磁力搅拌溶解48h，直至铸膜液透明，静置去泡；
将铸膜液倒在固定的玻璃板表面，使用厚度为150um的刮刀将铸膜液均匀刮在玻璃表面，将玻璃板浸入水中，聚合物相变形成超滤膜，洗净后静置在去离子水中备用。
6.根据权利要求1所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述间苯二胺的浓度为0.5-1wt%。
7.根据权利要求1所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述正己烷混合溶液中含有0.05-0.2wt%的均苯三甲酰氯和0.05wt%的钴镍层状金属氢氧化物。
8.根据权利要求1所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述烘干在60°C烘箱热处理5min。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法制备得到的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜。
10.根据权利要求9所述的金属氢氧化物改性聚酰胺复合纳滤膜在工业污水处理中的应用。
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