一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法；属于膜制备技术领域。
【背景技术】
[0002]膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异，实现分离、提纯、浓缩及净化的新型分离技术。纳滤膜是介于反渗透膜与超滤膜之间的一种膜分离技术，它对二价、多价离子、相对分子质量在200以上和大的离子基团具有较高的脱除率。
[0003]膜材料是膜分离技术的重要组成部分，现有技术中，有机膜由于柔韧性好、成膜性能好、品种多且适应多种需要，因而获得了较为广泛的应用，但其大多耐污能力较差，易结垢堵塞且选择性分离效果不明显，进而影响滤膜选择渗透效果及使用寿命，因此在有些领域受到限制，需要开发一种耐污性强、选择透过性高的纳滤膜，满足某些特殊场合的需要。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，应用于微污染水体或饮用水的有机物过滤工艺。
[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0006]—种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，包括如下步骤:
[0007]S1、制备铸膜液:将聚砜类、聚酰胺亚类或聚酯类的一种或多种溶于N，N- 二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种或一种以上有机溶剂中，并添加无水氯化锂、氯化钠、无水硫酸钠中的任意一种或一种以上无机添加剂及聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、乙醇、聚乙二醇中的任意一种或一种以上有机添加剂，混合均匀；
[0008]S2、采用相转化法，在步骤SI制备得到的铸膜液中加入无机纳米材料，并搅拌均匀，然后静置脱泡，得到混合铸膜液；
[0009]S3、在25°C室温、40%湿度条件下，取步骤S2得到的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上，制成厚度为250?350 μ m的平膜，待溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，置于超纯水中保存；
[0010]S4、将平膜放入马弗炉中烧制，得到耐污、高选择透过性共混纳滤膜。
[0011 ] 优选地，前述步骤S2中，无机纳米材料为未经煅烧的MCM或SBA系列无机介孔硅材料。
[0012]更优选地，前述步骤S2中，无机纳米材料的添加量为铸膜液质量的0.1%?2%。
[0013]再优选地，前述步骤S2中，静置脱泡时间为48?72h。
[0014]进一步优选地，前述步骤S3中，超纯水保存时间为24?48h。
[0015]更进一步地，前述步骤S4中，马弗炉烧制条件为:N2保护，烧制温度为110?125°C，烧制时间为2?6h。
[0016]本发明的有益之处在于:本发明的耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法工艺简单、操作方便、低能耗、产品使用寿命长。通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量，从而赋予该纳滤膜优异的耐污性能；此外，将成膜在马弗炉中N2保护下高温烧制能够去除无机纳米材料的模板剂，并有效增强了无机物与有机物的结合。
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0018]实施例1
[0019]采用相转化法，在聚砜类铸膜液中加入其质量0.5%的未经煅烧的SBA - 15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为350 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下115°C烧制2h，即得本实施例的纳滤膜。
[0020]性能检测:在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为71.80%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为18.33%。
[0021]实施例2
[0022]采用相转化法，在聚砜类铸膜液中加入其质量I %的未经煅烧的SBA - 15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存48h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120°C烧制4h，即得本实施例的纳滤膜。
[0023]性能检测:在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为82.80%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为13.21%。
[0024]实施例3
[0025]采用相转化法，在聚酰胺类铸膜液中加入其质量I %的未经煅烧的SBA - 15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡72h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存48h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120°C烧制2h，即得本实施例的纳滤膜。
[0026]性能检测:在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为89.74%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为12.70%。
[0027]实施例4
[0028]采用相转化法，在聚酰胺类铸膜液中加入其质量0.5%的未经煅烧的MCM — 41无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为300 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下125°C烧制4h，即得本实施例的纳滤膜。
[0029]性能检测:在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为81.64%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为15.97%。
[0030]对比例I
[0031]采用相转化法，将制得的聚酰胺类铸膜液静置脱泡72h，然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120°C烧制4h，即得本对比例的纳滤膜。
[0032]性能检测:在0.3MPa的压力下，本对比例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为71.65%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为41.36%。
[0033]对比例2
[0034]采用相转化法，将制得的聚砜类铸膜液静置脱泡72h，然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250 μ m的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h ;再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120°C烧制4h，即得本对比例的纳滤膜。
[0035]性能检测:在0.3MPa的压力下，本对比例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为67.10%，对lg/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为34.02%。
[0036]由上可见，本发明的耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法工艺简单，通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量。将是实力与对比例相比可知，本发明的方法制得的纳滤膜对500ppm的Na2SO4S液截留率明显增强，水通量损失率也明显降低。
[0037]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、制备铸膜液:将聚砜类、聚酰胺亚类或聚酯类膜基材的一种或多种溶于有机溶剂中，并添加无机添加剂及有机添加剂，混合均匀； 52、采用相转化法，在步骤SI制备得到的铸膜液中加入无机纳米材料，并搅拌均匀，然后静置脱泡，得到混合铸膜液； 53、在25°C室温、40%湿度条件下，取步骤S2得到的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上，制成厚度为250?350 μ m的平膜，待溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，置于超纯水中保存； 54、将平膜放入马弗炉中烧制，得到耐污、高选择透过性共混纳滤膜。2.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤SI中，有机溶剂选自N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺及N-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤Si中，无机添加剂选自无水氯化锂、氯化钠及无水硫酸钠中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤SI中，有机添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、乙醇及聚乙二醇中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，无机纳米材料为未经煅烧的MCM或SBA系列无机介孔硅材料。6.根据权利要求5所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，无机纳米材料的添加量为铸膜液质量的0.1%?2%。7.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，静置脱泡时间为48?72h。8.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，超纯水保存时间为24?48h。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，马弗炉烧制条件为=N2保护，烧制温度为110?125°C，烧制时间为2?6h。
【专利摘要】本发明公开了一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，工艺简单、操作方便、低能耗、产品使用寿命长。通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量，从而赋予该纳滤膜优异的耐污性能；此外，将成膜在马弗炉中N2保护下高温烧制能够去除无机纳米材料的模板剂，并有效增强了无机物与有机物的结合。
【IPC分类】B01D71/02, B01D69/02, B01D71/06, B01D67/00
【公开号】CN105214514
【申请号】CN201510762089
【发明人】祝建中, 凌小佳, 丁莹, 陈立, 吉栋梁
【申请人】河海大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月10日