专利名称：一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法
技术领域：
本发明涉及水处理产品领域，具体的说，本发明涉及一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法。
背景技术：
纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种新型膜分离技术，早期被称为“低压反渗透”或“疏松反渗透”。纳滤膜的截留分子量在200-2000之间，能有效截留有机小分子和二价或多价离子。与反渗透相比，纳滤膜在较低操作压力下就可具有较高的水通量，所以，纳滤广泛应用于饮用水处理、有机小分子的分级浓缩、有机物的除盐净化和浓缩等领域，尤其是饮用水领域，利用纳滤膜进行水的软化、去除色度和高分子量的有机物、去除重金属离子等。当前，商品化的纳滤膜主要是采用界面聚合的方法，制备的活性分离层主要是芳香族聚酰胺，操作压力较高，在O. 6-1. 5MPa之间，且表层与基膜之间的结合主要是物理吸附作用，长期运行，膜性能下降。紫外接枝法可将荷电单体通过化学共价键固定在基膜表面，增强纳滤膜的稳定性；同时，紫外线穿透力弱，分离功能层较薄，制得的纳滤复合膜操作压力较低，水通量较高。平郑骅等(中国专利CN1586702，CN1803265)通过紫外辐照将一种或几种单体接枝到超滤膜上，制备出通量较高的纳滤膜，但是未涉及到动态制备。魏俊富等(中国专利CN102000511A)采用紫外辐照接枝法制备出中空纤维纳滤膜，但是不能保证中空纤维膜外表面辐照的均匀性，故实用性不强。曹绪芝等(中国专利CN101934204A，CN101934205A)采用紫外辐照分步接枝法制备出两性荷电纳滤膜，纳滤膜通量低(O. 4MPa下，3 10LMH)。在中国专利CN102247771A中曹绪芝等将超滤膜先后在两种单体中辐照，制备出荷负电纳滤膜。分步辐照法工艺复杂，单体种类多，消耗大。针对现有技术存在的缺陷，提出本发明。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种工艺简单、成本低、适合工业化生产的纳滤膜的制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，以光敏性聚合物材料制作的超滤膜为基膜，在运动状态下进行紫外辐照接枝，引入一种或一种以上的极性单体，制得表面荷电的超低压纳滤膜。所述的在运动状态下进行紫外辐照接枝具体为基膜固定不动，紫外辐照光源固定在丝杆上，紫外辐照光源随丝杆的往复运动对基膜进行动态紫外辐照接枝；或者紫外辐照光源固定，基膜在紫外辐照光源下直线运动；基膜和紫外辐照光源的相对运动速度为O. 6 30m/h。所述的光敏性聚合物材料为聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、含酚酞基的聚醚砜(PES-C)、含酚酞基的聚醚酮(PEK-C)的一种或上述聚合物的共混或共聚物。基膜的材料选取光敏性聚合物，使辐照过程无需添加光引发剂。所述极性单体为荷正电单体，为含叔胺基烯类或者烯类铵盐。所述的荷正电单体为二甲基二烯丙基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙酰胺中的一种。所述极性单体为荷负电单体，为含磺酸基或羧基的烯类单体。所述荷负电单体为苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、甲基丙烯酸。使用时，极性单体需稀释，溶剂为水或者醇类，单体溶液的浓度为1%_70%质量比，其中醇类为甲醇、乙醇或异丙醇。所述的紫外辐照光源是一种高压汞灯，功率在100W 4000W之间选择，主波峰为365nm ;紫外福照光源的光强为4mW/cm2 50mW/cm2,福照时间为I 30分钟。作为基膜的超滤膜的截留分子量为I万 10万。本发明的有益效果具体如下本发明的辐照接枝反应在常温下即可进行，无需进行氮气保护；工艺简单，成本低，适合工业化大规模生产；制得的荷电纳滤膜在超低压(O. 3Mpa下)仍具有较大的通量。
具体实施例方式本发明所制备的纳滤膜的分离性能是在4cm*7cm的不锈钢渗透池中测定的。测试条件为室温，压力O. 3MPa。膜的分离性能用纯水通量和脱盐率(250ppm的NaCl、MgCl2,Na2SO4溶液)来表征。实施例1 :本实例中所用超滤膜是聚砜树脂采用相转化法制备而成，截留分子量为7万。首先将聚砜超滤膜膜面朝上，固定在水平的玻璃槽中，然后在膜表面加入2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)荷正电极性单体溶液，质量浓度为30%。玻璃槽置于紫外辐照光源的一侧。紫外辐照光源的功率为2000W，极性单体液面的辐照光强为30mW/cm2。开启紫外辐照光源，待光强稳定后，开启运动装置，速度为20m/h，当紫外辐照光源移动至完全通过基膜时，关闭运动装置，关闭紫外辐照光源。将膜片取出，用纯水清洗。制得的超低压荷正电纳滤膜在O. 3MPa下，纯水通量为30L/m2*h，250ppm的NaCl、MgCl2溶液的脱盐率分别为 72. 3% 和 92. 4%ο实施例2 其它条件与实施例1相同的基础上，采用表格I中的数据进行制备，制得的超低压荷正电纳滤膜性能数据在表格2中示出。表1:
权利要求
1.一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，以光敏性聚合物材料制作的超滤膜为基膜，在运动状态下进行紫外辐照接枝，引入一种或一种以上的极性单体，制得表面荷电的超低压纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述的在运动状态下进行紫外辐照接枝具体为基膜固定不动，紫外辐照光源固定在丝杆上，紫外辐照光源随丝杆的往复运动对基膜进行动态紫外辐照接枝；或者紫外辐照光源固定，基膜在紫外辐照光源下直线运动；前述基膜和紫外辐照光源的相对运动速度为0.6 30m/h。
3.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述的光敏性聚合物材料为聚砜、聚醚砜、聚醚酮、含酚酞基的聚醚砜、含酚酞基的聚醚酮的一种或上述聚合物的共混或共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述极性单体为荷正电单体，为含叔胺基烯类或者烯类铵盐。
5.根据权利要求4所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述的荷正电单体为二甲基二烯丙基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙酰胺中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述极性单体为荷负电单体，为含磺酸基或羧基的烯类单体。
7.根据权利要求6所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述荷负电单体为苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、甲基丙烯酸。
8.根据权利要求4-7中的任一权利要求所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，使用时，极性单体需稀释，溶剂为水或者醇类，单体溶液的浓度为1%_70%质量比，其中醇类为乙醇或异丙醇。
9.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，所述的紫外辐照光源是一种高压汞灯，功率在IOOW 4000W之间选择，主波峰为365nm ;紫外辐照光源的光强为4mW/cm2 50mW/cm2，福照时间为I 30分钟。
10.根据权利要求1所述的一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，其特征在于，作为基膜的超滤膜的截留分子量为I万 10万。
全文摘要
本发明公开了一种超低压荷电纳滤膜的动态制备方法，以光敏性聚合物材料制作的超滤膜为基膜，在运动状态下进行紫外辐照接枝，引入一种或一种以上的极性单体，制得表面荷电的超低压纳滤膜。所述的在运动状态下进行紫外辐照接枝具体为基膜固定不动，紫外辐照光源固定在丝杆上，紫外辐照光源随丝杆的往复运动对基膜进行动态紫外辐照接枝；或者紫外辐照光源固定，基膜以0.6～30m/h的速度在紫外辐照光源下直线运动。本发明的辐照接枝反应在常温下即可进行，无需进行氮气保护；工艺简单，成本低，适合工业化大规模生产；制得的荷电纳滤膜在超低压(0.3Mpa下)仍具有较大的通量。
文档编号B01D71/78GK103071395SQ20131004105
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者陈亦力, 孟莎莎, 李锁定, 文剑平, 吴强 申请人:北京碧水源膜科技有限公司