CN118022552A - 一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 - Google Patents
一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118022552A CN118022552A CN202410315505.0A CN202410315505A CN118022552A CN 118022552 A CN118022552 A CN 118022552A CN 202410315505 A CN202410315505 A CN 202410315505A CN 118022552 A CN118022552 A CN 118022552A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase solution
- aqueous phase
- polyamine
- chloride
- polyamide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 52
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 150000001263 acyl chlorides Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N Piperazine Chemical compound C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M sodium iodide Chemical compound [Na+].[I-] FVAUCKIRQBBSSJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical compound [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- PGFPZGKEDZGJQZ-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylmethanamine oxide;dihydrate Chemical compound O.O.C[N+](C)(C)[O-] PGFPZGKEDZGJQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000009518 sodium iodide Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 4
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 4
- CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 2-methyldecane Chemical compound CCCCCCCCC(C)C CNPVJWYWYZMPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 claims description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYSA-N trimethylamine N-oxide Chemical compound C[N+](C)(C)[O-] UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 claims 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 abstract description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 4
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 abstract description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 3
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010406 interfacial reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000012643 polycondensation polymerization Methods 0.000 description 3
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Substances C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 125000004193 piperazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明提出了一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用，在多元胺和多元酰氯反应的基础上，通过在水相溶液中添加一系列弱水合离子来调控水相单体的扩散以及界面释放速率，从而对难以控制的快速界面反应过程进行调控，进而提高纳滤膜的性能。在水相中的多元胺与有机相中多元酰氯发生反形成聚酰胺层过程中，所述弱水合离子基团可以破坏胺单体周围水分子之间的氢键，增强胺单体的疏水性，使胺单体更快更均匀地跨界面传输，从而形成更致密的聚酰胺层，使其具有较高的盐水选择性。本发明优点在于，通过在水相添加价格低廉的无机盐控制了传统界面聚合过程中的水相单体的扩散速率，为调控界面聚合过程提供了新的思路。
Description
技术领域
本发明属于分离膜的技术领域，更具体地，涉及一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用。
背景技术
近几十年来，人们在开发水处理技术以生产清洁水方面付出了巨大的努力。例如，基于膜的分离技术对海水淡化和不同层次的水处理的实施表现出变革性的影响，特别是对界面聚合(IP)技术制备的聚酰胺(PA)基薄膜复合材料(TFC)膜，已成为纳滤(NF)、反渗透(RO)膜中的黄金标准。TFC膜的分离性能主要取决于PA活性层的特性，包括其表面和体积特性。因此，PA层的设计和改进对调整分离性能具有重要意义。原则上，传统TFC膜的PA选择层一般由水相中的多胺单体(典型的间苯二胺(MPD)、哌嗪(PIP)和聚乙烯亚胺(PEI))和有机相中的多元酰氯(典型的1,3,5-苯三甲酰氯(TMC))单体通过IP在水-油界面处形成。
PA层的生长是一个限制扩散的过程，PA层的形成是由胺类单体向反应区扩散控制的。由于胺类单体从界面到反应区的扩散阻力发生变化，导致胺类单体的扩散率和扩散通量波动，导致聚合反应在空间上呈非均质性。因此，聚合物密度在PA层厚度上的分布极不均，PA层中的自由体积孔隙高度非均匀且分布广泛。研究证明，在油水界面引入自组装表面活性剂单层，可以促进胺类单体的均匀扩散，提高膜的交联度，从而实现高阻盐TFC-PA NF膜。引入亲水中间、真空辅助吸滤、更换新单体、表面改等方法也有助于减少PA层缺陷，提高离子选择性。尽管如此，从低成本和易于操作的角度来看，仍有必要开发基于IP工艺的新策略，在不牺牲通量的情况下实现孔径均匀性。
发明内容
针对上述现有的技术问题，本发明的首要目的在于提供一种聚酰胺复合膜的制备方法，通过在水相溶液中加入弱水合离子，促进界面聚合过程中胺单体的扩散，同时抑制酰氯单体的水解，使制备获得的聚酰胺复合膜同时具有较高的水通量，较高的无机盐截留率。
本发明的另一目的还在于提供所述聚酰胺复合膜的应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种兼具渗透性和选择性的聚酰胺复合膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)向含有多元胺的水相溶液中加入具有弱水合离子的化合物，制备含有弱水合离子的水相溶液；
步骤(2)将多元酰氯溶于有机溶剂，制备含有多元酰氯的油相溶液；
步骤(3)将上述含多元胺和弱水合离子的水溶液充分浸润多孔底膜表面，之后用气刀吹干，进而再与所述有机溶液充分接触，以及，使所述多元胺和多元酰氯在所述界面处进行缩合聚合反应，之后用油相溶剂清洗除去多余的多元酰氯，最后进行热处理后得到聚酰胺薄层复合膜。
在水相中的多元胺与有机相中多元酰氯发生反形成聚酰胺层过程中，所述弱水合离子基团可以破坏胺单体周围水分子之间的氢键，增强胺单体的疏水性，使胺单体更快更均匀地跨界面传输。另一方面，弱水合离子可以抑制多元酰氯的水解，从而形成更致密的聚酰胺层，使其具有较高的盐水选择性。
相比于传统的聚酰胺复合膜，本发明制备的聚酰胺复合膜在保持较高通量(约30Lm-2h-1bar-1)的情况下，更致密均匀的聚酰胺层可以大大提高对无机盐的选择性。用本发明制备的聚酰胺复合膜对Na2SO4截留率均在99.0％以上。
本发明实施例还提供了前聚酰胺复合膜在工业废水处理、食品加工、医药制备、盐湖提锂、化工废水分盐、海水淡或废水体积减量化等领的应用。
所述的弱水合离子为硫氰酸根离子、氧化三甲胺离子和碘离子中的一种。优选地，所述的弱水合离子为硫氰酸根离子。
所述的带有弱水合离子的化合物为硫氰酸钠、二水氧化三甲胺、碘化钠中的一种。优选地，所述的带有弱水合离子的化合物为硫氰酸钠。
所述硫氰酸钠在水相中的含量为5～50g/L；优选地，所述硫氰酸钠在水相中的含量为20～30g/L；最优选地，所述硫氰酸钠在水相中的含量为30g/L。在上述优选范围下，制备获得的聚酰胺复合膜具有更优异的性能。
所述碘化钠在水相中的含量为5～50g/L；优选地，所述碘化钠在水相中的含量为10～20g/L；最优选地，所述碘化钠在水相中的含量为15g/L。在上述优选范围下，制备获得的聚酰胺复合膜具有更优异的性能。
所述二水氧化三甲胺在水相中的含量为5～50g/L；优选地，所述二水氧化三甲胺在水相中的含量为25～35g/L；最优选地，所述二水氧化三甲胺在水相中的含量为30g/L。在上述优选范围下，制备获得的聚酰胺复合膜具有更优异的性能。
所述多元胺在去离子水中的含量为0.5～20g/L；优选地，所述多元胺在去离子水中的含量为2～5g；最优选地，所述多元胺在去离子水中的含量为4g/L。
所述多元酰氯在有机溶剂中的含量为1～10g/L；优选地，所述多元酰氯在有机溶剂中的含量为2～6g/L；最优选地，所述多元酰氯在有机溶剂中的含量为5g/L。
所述多元胺选自哌嗪、间苯二胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种；优选地，所述多元胺为哌嗪。
所述多元酰氯选自1,3,5-苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯中的一种或多种；优选地，所述多元酰氯为1,3,5-苯三甲酰氯。
所述基膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚氯乙烯或聚四氟乙烯。优选地，所述基膜的材质为聚醚砜。
所述有机溶剂为正己烷、环己烷、Isopar G、甲苯、庚烷、辛烷和氯仿中的一种或多种。优选地，所述有机溶剂为正己烷和Isopar G。
所述步骤(3)中，多孔基膜浸入水相溶液的时间为3～10min；优选地，底膜浸入水相溶液的时间5min。
所述步骤(3)中，界面聚合时间为1～5min；优选地，界面聚合时间为2min。
所述步骤(3)中，热处理的温度为50～110℃；优选地，热处理的温度为90℃。
所述步骤(3)中，热处理的时间为15～60min；优选地，热处理的时间为30min。
进一步地，本发明还请求保护上述制备方法制备获得的聚酰胺复合膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明在界面聚合过程中，在水相中加入弱水合离子，弱水合离子基团可以破坏胺单体周围水分子之间的氢键，增强胺单体的疏水性，使胺单体更快更均匀地跨界面传输。另一方面，弱水合离子可以抑制多元酰氯的水解，从而形成更致密的聚酰胺层，使其具有较高的盐水选择性。
(2)最终制备的聚酰胺复合膜同时具备较高的水通量和较高的Na2SO4截留率，其水渗透通量最高可达34.0Lm-2h-1bar-1，Na2SO4截留率均在99.0％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
图1为实施例1～3和对比例1所制得的聚酰胺纳滤膜表面的扫描电子显微镜图。
图2是本发明所有实施例和对比例1中利用弱水合离子所制备的聚酰胺复合膜对硫酸钠的渗透选择性能图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践中意外发现，在界面缩合聚合反应体系中，在水相中加入弱水合离子能破坏胺单体周围水分子之间的氢键，增强胺单体的疏水性，使胺单体更快更均匀地跨界面传输。另一方面，弱水合离子可以抑制多元酰氯的水解，从而形成更致密的聚酰胺层，使其具有较高的盐水选择性。
基于上述发现，本案发明人提出了本发明的技术方案，如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
以下结合若干较佳实施例及附图对本发明的技术方案作更为详细的解释说明。以下所述的具体实施例仅用于进一步说明和解释本发明，并非是对本发明的限制；基于本发明方法的一些简单改进均应在权利要求的保护范围内。
一种兼具渗透性和选择性的聚酰胺复合膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)向含有多元胺的水相溶液中加入具有弱水合离子的化合物，制备含有弱水合离子的水相溶液；
步骤(2)将多元酰氯溶于有机溶剂，制备含有多元酰氯的油相溶液；
步骤(3)将上述含多元胺和弱水合离子的水溶液充分浸润多孔底膜表面，之后用气刀吹干，进而再与所述有机溶液充分接触，以及，使所述多元胺和多元酰氯在所述界面处进行缩合聚合反应，之后用油相溶剂清洗除去多余的多元酰氯，最后进行热处理后得到聚酰胺薄层复合膜。
实施例1
(1)将10.0g哌嗪和30.0g硫氰酸钠加入到1000ml去离子水中，超声分散3min，得到哌嗪-硫氰酸钠水相溶液；
(2)将1g的1，3，5-苯三甲酰氯加入到1000ml正己烷中，超声分散3min，得到油相溶液；
(3)将聚醚砜基膜用水相溶液浸渍120s，之后将PES基膜表面的多余的水溶液用气刀吹干；将吹干后的PES基膜浸到油相溶液中，于25℃浸泡60s；去除多余的正己烷溶液，将复合膜放入到90℃恒温水浴槽中干燥30min后，制备得到聚酰胺复合膜。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，硫氰酸钠的加入量为10.0g。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，硫氰酸钠的加入量为40.0g。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相溶液由10.0g哌嗪与30.0g二水氧化三甲胺组成。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相溶液由10.0g哌嗪与50.0g二水氧化三甲胺组成。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相溶液由10.0g哌嗪与50.0g二水氧化三甲胺组成。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相溶液由10.0g哌嗪与15.0g碘化钠组成。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相溶液由10.0g哌嗪与30.0g碘化钠组成。
对照例1
为了证实弱水合离子对聚酰胺复合膜分离性能的影响，开展了无弱水合离子条件下聚酰胺复合膜的制备。本对比例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，水相中仅添加10.0g哌嗪。
测试例1聚酰胺复合膜的形貌表征
采用场发射扫描电子显微镜(Hitachi Regulus8230，Japan)观测实施例1～3和对比例1膜样品表面及形貌。将制备好的复合膜样品真空烘箱中40℃真空干燥12h以上，以去除复合膜表面的水分。采用20mv电压对样品表面进行喷金60s，在5kV的加速电压下进行观察。
图1为实施例1～3和对比例1制备的纳滤膜表面的扫描电子显微镜图。从图1中可以看见，对比例1的聚酰胺选择层是典型的结节状形貌，这是由哌嗪和1,3,5-苯三甲酰氯在多孔基膜表面反应生成的。实施例1～3是添加弱水合离子制备的聚酰胺复合膜，当添加的硫氰酸钠含量不同时，膜表面聚酰胺层的褶皱状形貌无明显变化且未出现缺陷。
测试例2纳滤膜的水渗透通量及盐截留率实验
以浓度为2000ppm Na2SO4作为原水，测试上述对照例所制备得到的纳滤膜的性能，实验结果如图2所示。图2是本发明所有实施例和对比例1中利用弱水合离子所制备的聚酰胺复合膜对硫酸钠的渗透选择性能图。添加弱水合离子的复合膜具有较高的Na2SO4截留率，其水渗透通量最高可达34.0Lm-2h-1bar-1，Na2SO4截留率均在99.0％以上，而未添加的样品渗透选择性较差。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。
Claims (10)
1.一种聚酰胺复合膜的制备方法，其特征在于，包括了含有弱水合离子的多元胺水相溶液，其具体步骤为：
步骤(1)向含有多元胺的水相溶液中加入带有弱水合离子的化合物，制备含弱水合离子的水相溶液；
步骤(2)将多元酰氯溶于有机溶剂，制备含有多元酰氯的油相溶液；
步骤(3)采用含有弱水合离子的水相溶液浸润多孔基膜，除去多余水相溶液后，在浸润了水相单体溶液的多孔基膜上加入油相溶液进行界面聚合反应；反应结束后除去多余的油相溶液，烘干固化，在去离子水中浸泡，取出干燥后得到聚酰胺薄层复合膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的弱水合离子为硫氰酸根离子、氧化三甲胺离子和碘离子中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的带有弱水合离子的化合物为硫氰酸钠、二水氧化三甲胺、碘化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的多元胺为哌嗪、间苯二胺、聚乙烯亚胺中的一种或几种的混合物；多元胺的浓度为1～5g/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多元酰氯为1,3,5-苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯中的一种或多种；所述的油相溶液中，多元酰氯的浓度为0.1～2g/L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，有机溶剂为正己烷、环己烷、IsoparG、甲苯、庚烷、辛烷和氯仿中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，多孔基膜的材质为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚氯乙烯或聚四氟乙烯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，界面聚合反应的时间为10～300s。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述制备方法制备获得的聚酰胺复合膜。
10.权利要求9所述聚酰胺纳滤膜在工业废水处理、食品加工、医药制备、盐湖提锂、化工废水分盐、海水淡化或废水体积减量化中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410315505.0A CN118022552A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410315505.0A CN118022552A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118022552A true CN118022552A (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90984112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410315505.0A Pending CN118022552A (zh) | 2024-03-19 | 2024-03-19 | 一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118022552A (zh) |
-
2024
- 2024-03-19 CN CN202410315505.0A patent/CN118022552A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ehsan Yakavalangi et al. | Effect of surface properties of polysulfone support on the performance of thin film composite polyamide reverse osmosis membranes | |
| Setiawan et al. | Fabrication and characterization of forward osmosis hollow fiber membranes with antifouling NF-like selective layer | |
| Ding et al. | Fabrication of an aquaporin-based forward osmosis membrane through covalent bonding of a lipid bilayer to a microporous support | |
| CN105498559B (zh) | 基于功能蛋白的复合膜 | |
| US20210213392A1 (en) | High-performance thin-film composite polyamide membrane upcylcled from biopolymer-fouled substrates and preparation method thereof | |
| CN111013391B (zh) | 一种改性纳滤膜及其制备方法 | |
| CN104474925A (zh) | 一种高水通量聚酰胺反渗透复合膜的制备方法 | |
| CN113289498B (zh) | 一种荷正电纳滤膜及其制备方法 | |
| KR101522681B1 (ko) | 그래핀 옥사이드가 함침된 나노복합막의 제조방법 및 이로부터 제조된 나노복합막 | |
| WO2019153946A1 (zh) | 一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用 | |
| KR100692394B1 (ko) | 보론 제거 기능이 있는 역삼투 분리막의 제조방법 | |
| CN111203104A (zh) | 一种具有超薄非对称聚酰胺截留层的反渗透膜的制备方法 | |
| KR101103384B1 (ko) | 친수성 및 내염소성이 우수한 역삼투 분리막 및 이의 제조방법 | |
| KR101743808B1 (ko) | 폴리아마이드계 복합막의 제조방법 | |
| CN100484615C (zh) | 聚酯酰胺反渗透复合膜及其制备方法 | |
| CN109046025B (zh) | 选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法 | |
| CN109647222B (zh) | 一种利用单宁酸改性基膜制备兼具高通量高截留率芳香聚酰胺复合反渗透膜的方法 | |
| CN115709003B (zh) | 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法 | |
| CN111036094B (zh) | 一种耐氯型复合反渗透膜及制备方法与应用 | |
| CN112619438A (zh) | 一种耐甲醇聚酰胺反渗透膜及其制备方法 | |
| CN118022552A (zh) | 一种聚酰胺复合膜及其制备方法及其应用 | |
| CN110917903A (zh) | 一种反渗透膜及制备方法 | |
| Zhu et al. | Effects of polyvinylidene fluoride substrate characteristics on the selectivity of thin‐film composite nanofiltration membrane | |
| KR20170055021A (ko) | 금속 이온이 침출된 황산 함유 침출액으로부터 다가 금속 이온을 회수하는 방법 및 이를 위한 복합 멤브레인 | |
| JPH05329344A (ja) | 複合半透膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |