一种新型耐碱复合纳滤膜及其制备方法与流程

文档序号:12350722阅读:347来源:国知局

本发明属材料技术领域,具体涉及一种新型耐碱复合纳滤膜及其制备方法。

技术背景

20世纪初,膜技术成为一种新型的分离技术。目前在水处理和净水产业生产过程中的需求日益迫切。膜分离技术具有分离环保、节能、易于控制和操作的特性,已经成为重要的分离提纯手段之一。复合膜的研制是一种膜制造的改性方法,同时也是当今使用最多且最为有效的制膜方法。制造复合膜常用的方法有界面聚合、涂覆等方法。稀溶液涂覆法是将配制好的制膜液直接涂敷在基膜上,通过溶剂蒸发或者相转化法制成复合膜。此方法技术成熟,制得的复合膜性能稳定,可大规模生产。

现在市面上大多数纳滤膜使用PET材料的无纺布做支撑层,PET为聚酯类材料,不耐强酸、碱,所以对进水水质PH要求高,限制了其发展应用。

专利CN104524933A中提供一种新型交联磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜的制备方法。发明中选用多羟基、多胺基物质为交联剂,通过改变加入交联剂的种类和含量调整复合膜的截留性能。但此发明中基膜选用聚砜和聚醚砜共混铸膜,磺化聚砜层磺化聚砜的磺化度较高,而且基膜预处理采用自然晾干24h,并无任何保孔措施,若放大到生产,效率会极低。



技术实现要素:

针对现有技术存在的上述问题,本发明提供一种新型耐碱复合纳滤膜及其制备方法。

本发明采用的技术方案具体为:

一种新型耐碱复合纳滤膜,包括支撑材料、中间涂层和涂覆层,其中:支撑材料的厚度在30-500μm之间,中间涂层的厚度在1-10μm之间,涂覆层厚度在100-1000nm之间,复合膜的截留分子量在800-1000Da之间。

一种新型耐碱复合纳滤膜的制备方法,包括如下步骤:

采用喷涂方式,将配制好的中间层溶液均匀涂覆在支撑材料表面,并烘干形成初生膜;

然后采用稀溶液浸渍涂覆法将磺化聚砜稀溶液涂覆在初生膜表面,之后成型。

上述一种新型超耐碱复合纳滤膜的制备方法中,支撑材料可以为管式、平板式,材质可为陶瓷、不锈钢等无机材料,也可为PE、PP等有机材料。

上述一种新型超耐碱复合纳滤膜的制备方法中,中间涂覆层可为左旋多巴、壳聚糖、聚乙烯醇、胺类等含有羟基、羧基或者醛基等有机物中的一种。

上述一种新型超耐碱复合纳滤膜的制备方法中,涂覆层由以下组分构成;

磺化聚砜类高聚物,为磺化聚砜或磺化聚醚砜,磺化度15-100%;

樟脑磺酸类添加剂,为樟脑磺酸或含有樟脑磺酸类结构的添加剂,添加剂含量为0-20wt.%。

本发明产生的有益效果是:

本发明通过中间涂层作用,能有效增加无机、有机材料的结合力。本发明中复合膜具有如下特点:超耐碱,可承受20%的NaOH溶液清洗200h;复合膜抗清洗能力好,可进行反向冲洗;可实现有机物与离子的选择性去除;分离精度高,能够对分子量1000Da以上有机物回收利用;操作压力低,通量达130LMH(60psi)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施一:

基膜制备:先配制0.05wt.%浓度PVA溶液,在25℃温度和55%空气相对湿度条件下,将0.05wt.%浓度PVA溶液均匀喷淋在支撑材料上烘干制得基膜。

涂膜液的配制:将19.9kg乙二醇单甲醚溶液(MC)倒入搅拌釜中,加入0.1kg磺化聚砜(磺化度25%),在常温下搅拌溶液充分溶解。其中,磺化聚砜的固含量为0.5wt.%,樟脑磺酸的固含量为0.5wt.%,溶剂添加量为99.0wt.%,搅拌均匀后静止脱泡。

将涂膜室的湿度控制在40%左右,温度控制在25℃左右,在洁净的涂膜室内进行涂膜,涂膜膜速度为4m/min,蒸发时间为5s,采用浸渍涂敷方式,并经过一定温度的烘箱进行烘干得到复合纳滤膜。

按照常规的膜性能评价方法,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜对250mg/L的硫酸钠截留率为88.5%,对250mg/L的氯化钠截留率为36.9%,对PEG1000(相对分子量为1000)的截留率为91.4%。

实施二:

基膜制备:首先配制0.1wt.%浓度PVA溶液,在25℃温度和55%空气相对湿度条件下,将0.1wt.%浓度PVA溶液均匀喷淋在支撑材料上烘干制得基膜。

涂膜液的配制:涂膜工艺同实施一

按照常规的膜性能评价方法,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜250mg/L的硫酸钠截留率为89.4%,对250mg/L的氯化钠截留率为38.39%,对PEG1000(相对分子量为1000)的截留率为94.12%。

实施三:

基膜制备:首先配制0.2wt.%浓度PVA溶液,在25℃温度和55%空气相对湿度条件下,将0.2wt.%浓度PVA溶液均匀喷淋在支撑材料上烘干制得基膜。

涂膜液的配制:涂膜工艺同实施一

按照常规的膜性能评价方法,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜对250mg/L的硫酸钠截留率为90.35%,对250mg/L的氯化钠截留率为40%,对PEG1000(相对分子量为1000)的截留率为96.32%。

实施四:

基膜制备:首先配制0.1wt.%浓度左旋多巴溶液,在25℃温度和55%空气相对湿度条件下,将0.1wt.%浓度左旋多巴均匀喷淋在支撑材料上烘干制得基膜。

涂膜液的配制:涂膜工艺同实施一

按照常规的膜性能评价方法,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜对250mg/L的硫酸钠截留率为92.8%,对250mg/L的氯化钠截留率为36.1%,对PEG1000(相对分子量为1000)的截留率为93%。

实施五:

基膜制备:首先配制0.3wt.%浓度左旋多巴溶液,在25℃温度和55%空气相对湿度条件下,将0.1wt.%浓度左旋多巴均匀喷淋在支撑材料上烘干制得基膜。

涂膜液的配制:涂膜方法同实施一

按照常规的膜性能评价方法,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜对250mg/L的硫酸钠截留率为93.6%,对250mg/L的氯化钠截留率为37.8%,对PEG1000(相对分子量为1000)的截留率为94.5%。

实施六:基膜预处理:同实施三

涂膜液配制方法同实施一

按照常规的膜性能评价方法进行耐碱性评价,在压力为0.41MPa,料液温度为25℃,复合纳滤膜在18wt.%的碱液中循环运行,前8h每隔30min测一次通量,之后每隔1h测一次,通量无明显变化,累计运行时间200h。

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