CN115709003B - 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法 - Google Patents
一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。本发明提供的荷正电复合纳滤膜的制备方法,包括:a)将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;所述水相溶液包括以下质量比的组分:水相单体0.2%~5%;表面活性剂0.01%~0.2%;酸吸收剂0.1%~2.0%;添加剂0.3%~2.5%;水余量;其中,所述添加剂为亚胺类COFs;b)将所述处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;所述油相溶液包括以下质量比的组分:油相单体0.05%~0.8%;有机溶剂余量;c)对所述处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。该荷正电复合纳滤膜能够提高镁锂的选择性分离。
Description
技术领域
本发明涉及水处理材料领域,特别涉及一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。
背景技术
纳滤膜具有较窄的孔径分布(0.5~2.0nm),是回收印染废水中各种染料和多价盐的理想膜种。典型的纳滤膜是由多孔支撑层和聚酰胺选择层(PA)组成。这种薄的聚酰胺层在膜的性能中起着至关重要的作用,包括水通量和选择性,而多孔基底通常作为机械支撑。纳滤膜虽然已经商业化并在水处理行业中的到了广泛的应用,但由于它的低选择性和固有渗透选择性之间存在“trade-off”效应,而使其应用效果受限。
目前已有研究表明,荷正电纳滤膜对一价和二价阳离子的分离具有很好的效果。现有技术公开了一种荷正电的中空纤维复合纳滤膜用于盐湖卤水的镁锂分离研究。通过在聚丙烯腈(PAN)上采用1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪(DAPP)和均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应,制备用于锂和镁分离的正电荷聚酰胺复合中空纤维纳滤膜。研究结果表明,水相溶液单体对膜性能的影响比有机相单体大。Zeta电位测试结果表明,当pH值低于9.5时,膜表面带正电,采用该膜进行分离实验后,镁锂比从初始值的20:1降低到7.7:1。膜对盐的截留率依次是MgCl2>MgSO4>NaCl>LiCl,且膜对MgCl2和LiCl的截留率相差达47.5%。为了从盐水中有效回收锂,有现有技术首先通过支化聚乙烯亚胺(BPEI)和均苯三甲酰氯(TMC)之间的界面聚合反应生成表层带正电荷的交联聚醚酰亚胺复合纳滤膜(PA-B),然后模拟盐湖卤水配制LiCl/MgCl2混合溶液测试膜对镁锂的分离性能。为了提高膜对Li+和Mg2+的选择性,采用乙二胺四乙酸(EDTA)对所制备的带正电荷的PA-B纳滤膜进行改性,获得EDTA改性纳滤膜PA-B-E。利用该纳滤膜对Mg2+/Li+质量比为24的LiCl/MgCl2混合溶液进行分离测试。实验结果表明,镁锂分离因子为9.2,经过36h过滤后纳滤膜仍具有优异的稳定性,表现出较好的分离性能。这是由于EDTA与Mg2+会发生络合反应,因此EDTA的加入明显提高了Mg2+的截留率,从而提高了膜对镁锂的选择分离性,有效实现了镁锂的分离,这将有望应用于从盐湖卤水中提取锂资源。由道南效应可知,荷正电纳滤膜可有效实现对单价及多价阳离子的分离。因此要实现盐湖中单价锂离子和二价镁离子的分离,对荷正电复合纳滤膜的结构设计是必不可少的。目前,商业化纳滤膜大多是荷负电纳滤膜,荷正电纳滤膜较少,但荷正电纳滤膜相对于荷负电纳滤膜更适合用于盐湖卤水中镁离子和锂离子的分离。
为了实现带正电荷的纳滤膜,界面工程的概念已被采用,以定制每一层的膜。例如,有现有技术选择了溴化二氨基乙咪唑,其中含有双齿胺基,用于聚酰胺层的表面改性。得到的纳滤膜带正电荷,Mg2+/Li+分离选择性也有很大提高。同样的,其他分子也可以通过uv-光接枝、化学接枝和静电相互作用等方法引入到聚酰胺层中,如聚三元乙烯胺、氨基酸基离子液体和聚三元铵离子液体。然而,虽然界面聚合后的表面修饰可以使表面电荷由负向正转变,但它不仅会降低脱盐率,还会影响其他表面性能,如亲水性和粗糙度,引起膜不耐污染的缺点。此外,额外的步骤使商业化的带正电荷的纳滤膜的实际应用更加复杂。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法。本发明提供的荷正电复合纳滤膜能够有效提高纳滤膜对Mg2+和Li+的选择性分离,同时能够减少渗透通量损失。
本发明提供了一种荷正电复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
a)将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
水相单体 0.2%~5%;
表面活性剂 0.01%~0.2%;
酸吸收剂 0.1%~2.0%;
添加剂 0.3%~2.5%;
水 余量;
其中,所述添加剂为亚胺类COFs;
b)将所述处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
油相单体 0.05%~0.8%;
有机溶剂 余量;
c)对所述处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。
优选的,步骤a)中,所述亚胺类COFs为TpPa骨架材料和/或TpBD基骨架材料。
优选的,步骤a)中,所述亚胺类COFs为TpPa-1、TpPa-2、TpPa-NH2、TpPa-F4、TpBD、TpBD-Me2和TpBD-(OMe)2中的至少一种。
优选的,步骤a)中,将基膜浸入水相溶液中后静置;
所述静置的时间为0.5~12min。
优选的,步骤b)中,将所述处理膜A浸入油相溶液中静置;
所述静置的时间为0.1~3min。
优选的,步骤a)中,所述水相单体为间苯二胺和/或哌嗪;
步骤b)中,所述油相单体为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯中的至少一种。
优选的,步骤a)中,所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种;
所述酸吸收剂为氢氧化钠、三乙胺、三乙醇胺和三甲胺中的至少一种。
优选的,步骤b)中,所述有机溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
优选的,步骤c)中,所述热处理的温度为35~60℃,时间为3~10min。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的荷正电复合纳滤膜。
本发明提供的制备方法,先将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;再将处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;最后,对处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。其中,水相溶液由水相单体、表面活性剂、酸吸收剂、特定添加剂和水以一定比例搭配组成。本发明将亚胺键三维结构COFs引入水相溶液中,参与到水相单体与油相单体界面聚合生成聚酰胺的反应中,直接将亚胺化COFs通过界面聚合反应连接到纳滤膜表面,其胺基团过多,会有大量未反应的氨基残留,能够减少酰氯基团的水解、增加亚胺基团的接枝量,赋予膜更高的荷正电性,同时,本发明控制反应条件(如反应时间)来调控反应动力学相对缓慢的活性层的结构(包括表面电荷、平均孔径和孔径分布等),从而使所得荷正电复合纳滤膜能够有效提高对Mg2+和Li+的分离选择性,同时减少渗透通量损失,即保证纳滤膜的基础分离性能。
试验结果表明,本发明制备的复合纳滤膜,对MgCl2溶液的水通量在42LMH以上,截留率在52%以上,对LiCl溶液的水通量在43LMH以上,截留率在11%以上,表现出良好的分离性能;对镁锂二元混合溶液的分离因子达到10以上,对Mg2+和Li+的表现出优异的分离选择性。
具体实施方式
本发明提供了一种荷正电复合纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:
a)将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
水相单体 0.2%~5%;
表面活性剂 0.01%~0.2%;
酸吸收剂 0.1%~2.0%;
添加剂 0.3%~2.5%;
水 余量;
其中,所述添加剂为亚胺类COFs;
b)将所述处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
油相单体 0.05%~0.8%;
有机溶剂 余量;
c)对所述处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。
关于步骤a):
a)将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A。
本发明中,所述基膜为纳滤膜的支撑底膜(即支撑层),优选为聚苯基砜(PPSU)基膜、聚苯胺(PANI)基膜、聚砜(PSF)基膜、聚醚醚酮(PEEK)基膜、聚酰亚胺(PI)基膜、聚苯并咪唑(PBI)基膜、聚偏二氟乙烯(PVDF)基膜或聚醚砜基膜。本发明中,所述基膜的截留分子量优选为20~50KDa,具体可为20KDa、25KDa、30KDa、35KDa、40KDa、45KDa、50KDa。
本发明中,所述水相溶液包括以下质量比的组分:
水相单体 0.2%~5%;
表面活性剂 0.01%~0.2%;
酸吸收剂 0.1%~2.0%;
亚胺类添加剂 0.3%~2.5%;
水 余量。
其中:
所述水相单体优选为间苯二胺和/或哌嗪。所述水相单体的含量为0.2%~5%,具体可为0.2%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%。
所述表面活性剂优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。所述表面活性剂的含量为0.01%~0.2%,具体可为0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.20%。
所述酸吸收剂优选为氢氧化钠、三乙胺、三乙醇胺和三甲胺中的至少一种,更优选为氢氧化钠。本发明引入上述酸吸收剂,能够中和在生成活性分离层的聚合反应中产生的HCl,从而促使聚合反应顺利进行。所述酸吸收剂的含量为0.1%~2.0%,具体可为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%。
所述添加剂为亚胺类COFs(或写为I-COFs)。共价有机骨架材料COFs是有机单体通过很强的共价键相互连接而形成的一类多孔晶体有机聚合物。COFs完全由轻质元素组成,具有骨架密度低,比表面积大,孔隙率高、孔径尺寸可控和结构可功能化等优点,大量具有不同结构和化学性质的COFs被开发出来,亚胺类COFs为其中广泛的一类COFs材料。本发明中,所述亚胺类COFs优选为TpPa骨架材料和/或TpBD基骨架材料;更优选为TpPa-1、TpPa-2、TpPa-NH2、TpPa-F4、TpBD、TpBD-Me2和TpBD-(OMe)2中的至少一种。上述各种亚胺类COFs可参照文献Chemically Stable Multilayered Covalent Organic Nanosheets fromCovalent Organic Frameworks via Mechanical Delamination(Chandra,et al.J AmChem Soc,2013,135(47):17853)中公开的制备方法制得。本发明将亚胺键三维结构COFs引入水相溶液中,参与到水相单体与油相单体界面聚合生成聚酰胺的反应中,直接将亚胺化COFs通过界面聚合反应连接到纳滤膜表面,一方面,大量的亚胺结构可以极大提高纳滤膜表面的荷正电性,另一方面,其独特的COFs结构可使得纳滤膜具有高比表面积、纳米尺寸孔洞增多、高孔隙率等特征,而且,上述亚胺类COFs与上述水相单体及油相单体有较好的适配性,不会破坏水相单体及油相单体之间的反应且还能有效参与到界面聚合反应中,通过以上多方面作用,可以保证纳滤膜具有高镁锂选择性的同时,具备高通量。
本发明中,所述添加剂的含量为0.3%~2.5%,控制在上述用量下才能保证纳滤膜的脱盐率和水通量,若其含量过低,则反应不完全,会导致表面结构存在缺陷,脱盐率较低;若其含量过高,则会使表面致密,水通量下降;上述用量具体可为0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%。
所述水优选为RO水。所述水的用量为余量,即补足100%。
本发明中,所述水相溶液的配制方法没有特殊限制,将水相单体、表面活性剂、酸吸收剂、添加剂和水混合均匀,即得水相溶液。
本发明中,将基膜浸入水相溶液中后,优选静置0.5~12min,然后再取出。所述静置的时间具体可为0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min、5.0min、5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min、9.5min、10.0min、10.5min、11.0min、11.5min、12.0min。本发明中,上述浸渍和静置的温度条件没有特殊限制,在室温下进行即可,可为15~40℃,具体可为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃。
本发明中,经上述静置浸渍后,取出基膜并除去基膜表面多余的水相溶液。其中,除去基膜表面多余水相溶液的方式具体可为利用滚筒辊去基膜表面多余的水相溶液,或者为用滚轮滚压基膜表面挤干并将多余液体吹干,从而得到处理膜A。
关于步骤b):
b)将所述处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜BB。
本发明中,所述油相溶液包括以下质量比的组分:
油相单体 0.05%~0.8%;
有机溶剂 余量。
其中:
所述油相单体优选为酰氯单体,更优选为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯中的至少一种。本发明中,所述油相单体在油相溶液中的含量为0.05%~0.8%,具体可为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%、0.60%、0.65%、0.70%、0.75%、0.80%。
所述有机溶剂优选为三氟三氯乙烷、正己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。所述有机溶剂的用量为余量,即补足100%。
本发明中,所述油相溶液的配制方法没有特殊限制,将油相单体和有机溶剂混合均匀,即得油相溶液。
本发明中,将处理膜A浸入油相溶液中后,优选静置0.1~3min,然后再取出。所述静置的时间具体可为0.1min、20s、0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min。本发明中,上述浸渍和静置的温度条件没有特殊限制,在室温下进行即可,具体可为15~40℃,具体可为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃。在上述静置过程中,油相单体与水相单体及亚胺类添加剂COFs之间发生界面聚合反应,在基膜上形成活性层,得到负载活性层的基膜。
本发明中,经上述静置浸渍后,取出薄膜,优选还移除膜表面多余的油相溶液。其中,移除膜表面多余油相溶液的方式具体可为利用滚筒辊去膜表面多余的油相溶液,从而得到处理膜B。
关于步骤c):
c)对所述处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。
本发明中,在对处理膜B进行热处理之前,优选先进行干燥。本发明中,所述干燥优选为空气中自然干燥。所述干燥的时间优选为0.5~5min,具体可为0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min、5.0min。
本发明中,经上述干燥后,进行热处理。本发明中,所述热处理的温度优选为35~80℃,具体可为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃。所述热处理的时间优选为1~15min,具体可为1min、5min、10min、15min。
本发明中,在上述热处理后,优选还进行漂洗。本发明中,所述漂洗优选为用清水漂洗。经上述漂洗后,得到荷正电复合纳滤膜。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的荷正电复合纳滤膜。本发明所得荷正电复合纳滤膜包括基膜(即支撑层)和复合于基膜表面的活性层(即表皮层或表面分离层)。
本发明提供的制备方法,先将基膜浸入水相溶液中,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;再将处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;最后,对处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。其中,水相溶液由水相单体、表面活性剂、酸吸收剂、特定添加剂和水以一定比例搭配组成。本发明将亚胺键三维结构COFs引入水相溶液中,参与到水相单体与油相单体界面聚合生成聚酰胺的反应中,直接将亚胺化COFs通过界面聚合反应连接到纳滤膜表面,其胺基团过多,会有大量未反应的氨基残留,能够减少酰氯基团的水解、增加亚胺基团的接枝量,赋予膜更高的荷正电性,同时,本发明控制反应条件(如反应时间)来调控反应动力学相对缓慢的活性层的结构(包括表面电荷、平均孔径和孔径分布等),从而使所得荷正电复合纳滤膜能够有效提高对Mg2+和Li+的分离选择性,同时减少渗透通量损失,即保证纳滤膜的基础分离性能。另外,本发明的方法全程无需高温高压,无毒无污染,是一种绿色的合成工艺。
试验结果表明,本发明制备的复合纳滤膜,对MgCl2溶液的水通量在42LMH以上,截留率在52%以上,对LiCl溶液的水通量在43LMH以上,截留率在11%以上,表现出良好的分离性能;对镁锂二元混合溶液的分离因子达到10以上,对Mg2+和Li+的表现出优异的分离选择性。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
a)将聚醚砜支撑底膜浸入水相溶液中,静置1min,然后取出,用滚轮滚压基膜表面挤干,并将多余液体吹干,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
哌嗪 1.5%;
十二烷基硫酸钠 0.03%;
氢氧化钠 0.4%;
添加剂TpPa-NH2 1%;
RO水 余量。
b)将处理膜A浸入油相溶液中,静置20s,然后取出,用滚筒辊去膜表面多余的油相溶液,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
均苯三甲酰氯 0.2%;
正己烷 余量。
c)将处理膜B在空气中自然干燥1min,然后于60℃烘箱中热处理5min,最后用清水漂洗,得到荷正电复合纳滤膜。
实施例2
a)将聚醚砜支撑底膜浸入水相溶液中,静置1min,然后取出,用滚轮滚压基膜表面挤干,并将多余液体吹干,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
间苯二胺 1.5%;
十二烷基硫酸钠 0.03%;
氢氧化钠 0.4%;
添加剂TpPa-NH2 1%;
RO水 余量。
b)将处理膜A浸入油相溶液中,静置20s,然后取出,用滚筒辊去膜表面多余的油相溶液,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
间苯二甲酰氯 0.2%;
三氟三氯乙烷 余量。
c)将处理膜B在空气中自然干燥1min,然后于60℃烘箱中热处理5min,最后用清水漂洗,得到荷正电复合纳滤膜。
实施例3
a)将聚醚砜支撑底膜浸入水相溶液中,静置1min,然后取出,用滚轮滚压基膜表面挤干,并将多余液体吹干,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
间苯二胺 1.5%;
十二烷基硫酸钠 0.03%;
氢氧化钠 0.4%;
添加剂TpPa-F4 0.5%;
RO水 余量。
b)将处理膜A浸入油相溶液中,静置20s,然后取出,用滚筒辊去膜表面多余的油相溶液,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
对苯二甲酰氯 0.4%;
正己烷 余量。
c)将处理膜B在空气中自然干燥1min,然后于60℃烘箱中热处理5min,最后用清水漂洗,得到荷正电复合纳滤膜。
实施例4
a)将聚醚砜支撑底膜浸入水相溶液中,静置1min,然后取出,用滚轮滚压基膜表面挤干,并将多余液体吹干,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
间苯二胺 1.5%;
十二烷基硫酸钠 0.03%;
氢氧化钠 0.4%;
添加剂TpPa-NH2 2.0%;
RO水 余量。
b)将处理膜A浸入油相溶液中,静置20s,然后取出,用滚筒辊去膜表面多余的油相溶液,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
均苯四甲酰氯 0.25%;
环己烷 余量。
c)将处理膜B在空气中自然干燥1min,然后于60℃烘箱中热处理5min,最后用清水漂洗,得到荷正电复合纳滤膜。
实施例5
按照实施例1实施,不同的是,将水相溶液中的添加剂TpPa-NH2替换为添加剂TpPa-1。
实施例6
按照实施例1实施,不同的是,将水相溶液中的添加剂TpPa-NH2替换为添加剂TpBD。
实施例7
按照实施例1实施,不同的是,将水相溶液中的添加剂TpPa-NH2替换为添加剂TpBD-(OMe)2。
对比例1
按照实施例1实施,不同的是,水相溶液中不加入添加剂TpPa-NH2。
对比例2
按照实施例3实施,不同的是,水相溶液中不加入添加剂TpPa-F4。
对比例3
按照实施例1实施,不同的是,步骤a)中静置的时间为0.1min。
实施例8:产品测试
1、镁锂纯溶液分离性能测试
膜的分离性能主要包括通量和截留率另个参数。使用纳滤错流装置对膜的分离性能进行测试。测试过程如下:在温度25℃、测试压力60psi条件下在2000ppm的待测溶液(MgCl2溶液或LiCl溶液)预压膜片1h达到水力学稳定状态后,对纳滤膜的渗透和分离性能进行测试。实施例1-7及对比例1-3的纳滤膜均进行上述测试,测试结果参见表1。
表1:镁锂纯溶液分离性能
由表1测试结果可以看出,本发明实施例1-7纳滤膜,对于MgCl2溶液和LiCl溶液,都保持了良好的通量和截留率,保证了基础分离性能。
2、镁锂二元混合溶液分离性能测试
测试过程如下:在温度25℃、测试压力60psi条件下,以浓度为2000ppm的MgCl2+LiCl二元混合溶液(Mg2+/Li+比为150∶1)为进料液,用离子色谱对透过液进行元素分析,以确定透过液中Mg2+和Li+的浓度。定义分离因子S为渗透液中Li+/Mg2+值与进料液中Li+/Mg2+值的比,以S作为分离选择性能的直观评价标准。
即分离因子S的值可由下式计算:
其中,(CLi +)p代表渗透液中Li+浓度,(CMg 2+)p代表渗透液中Mg2+浓度,(CLi +)f代表进料液中Li+浓度,(CMg 2+)f代表进料液中Mg2+浓度。
实施例1-7及对比例1-3的纳滤膜、以及单纯的PA膜(聚酰胺膜)均进行上述测试,测试结果参见表2。
表2:镁锂二元混合溶液分离性能
由表2测试结果可以看出,实施例1-7及对比例1-3纳滤膜对Mg2+和Li+的分离选择性>PA膜,证明,本发明的制备方法可以提高膜表面的荷正电性,提高膜的镁锂分离性能。进一步的,实施例1-7纳滤膜对Mg2+和Li+的分离选择性达到10以上,明显高于对比例1-3,证明,本发明引入特定亚胺类添加剂COFs,并控制一定的反应条件,结果能够进一步显著提高镁锂分离选择性。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,包括最佳方式,并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明,包括制造和使用任何装置或系统,和实施任何结合的方法。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定,并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素,或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素,那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (7)
1.一种荷正电复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)将基膜浸入水相溶液中后静置,然后取出并除去基膜表面多余的水相溶液,得到处理膜A;
所述水相溶液包括以下质量比的组分:
水相单体 0.2%~5%;
表面活性剂 0.01%~0.2%;
酸吸收剂 0.1%~2.0%;
添加剂 0.3%~2.5%;
水 余量;
其中,所述添加剂为亚胺类COFs;
所述亚胺类COFs为TpPa-1、TpPa-2、TpPa-NH2、TpPa-F4、TpBD、TpBD-Me2和TpBD-(OMe)2中的至少一种;
所述静置的时间为0.5~12min;
b)将所述处理膜A浸入油相溶液中,然后取出,得到处理膜B;
所述油相溶液包括以下质量比的组分:
油相单体 0.05%~0.8%;
有机溶剂 余量;
c)对所述处理膜B热处理,得到荷正电复合纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中,将所述处理膜A浸入油相溶液中静置;
所述静置的时间为0.1~3min。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤a)中,所述水相单体为间苯二胺和/或哌嗪;
步骤b)中,所述油相单体为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤a)中,所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种;
所述酸吸收剂为氢氧化钠、三乙胺、三乙醇胺和三甲胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b)中,所述有机溶剂为三氟三氯乙烷、正己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤c)中,所述热处理的温度为35~60℃,时间为3~10min。
7.一种权利要求1~6中任一项所述的制备方法制得的荷正电复合纳滤膜。
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