一种凹凸棒土/聚酰胺杂化纳滤膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜的制备方法，属于纳滤膜的制备技 术领域。
【背景技术】
[0002] 纳滤技术是分离精度介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，纳滤 膜的孔径在0.5-2皿，其操作压力通常为0.3-1.OMPa,截留分子量在200-1000范围内。与反 渗透相比，纳滤膜在较低的操作压力下具有较高的水通量，对二价离子和有机小分子具有 高的截留率。纳滤作为一种新型的膜分离技术，W其绿色、高效、出水水质好等特点被广泛 应用于苦咸水脱盐、印染废水处理、生化制剂和药品提纯等领域。但在实际应用过程中，水 通量低和膜污染仍是限制纳滤膜广泛应用的瓶颈。
[0003] 提高纳滤膜水通量的主要手段有构筑亲水的膜表面和增加膜内新的水通道，常用 的材料有两性离子类物质、无机纳米材料等。提高膜抗污染性能的主要手段有提高膜表面 亲水性构筑污染抵御膜表面和降低表面能构筑污染去除表面，常用的材料有聚氧乙締类聚 合物、两性离子类物质、无机纳米材料、有机氣材料等。无机-有机杂化纳滤膜因其能够同时 提高膜表面的亲水性和增加膜内水通道的特点，可显著地提升纳滤膜的水通量和抗污染性 能。
[0004] 当前常用的制备纳滤膜方法有表面涂覆、表面接枝聚合、界面聚合法等。表面涂覆 法操作简便，制备条件溫和，但该方法制备的纳滤膜分离层较厚，造成水通量较低，限制了 应用。表面接枝聚合法往往需要较为苛刻的反应条件，如紫外光照射、等离子体激发等，因 而该方法不适于大规模的应用。界面聚合法是目前世界上最常用、最有效的制备商用纳滤 膜的方法。它是利用两种活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从 而在支撑层上形成很薄的致密复合层，有利于提高膜的通量。由于两相互不相溶，反应仅在 界面处发生，聚合物链沿垂直于二维界面的方向生长，反应可控性较好。
[0005] 影响界面聚合制备纳滤膜的主要因素有单体结构、单体浓度、单体在两相的溶解 度差异、添加剂含量、反应时间、反应溫度等。无机纳米材料与水相单体共混应用于界面聚 合过程，形成含无机有机杂化的纳滤膜分离层。无机纳米材料凹凸棒±是一种具链层状结 构的含水富儀侣娃酸盐粘±矿物。其结构属2:1型粘±矿物，在每个2:1单位结构层中，四面 体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。在四面体条带间形成与链平行的通道，通道 横断面约3.7*6.3A°，通道中充填沸石水和结晶水。在杂化纳滤膜中，凹凸棒±因其材料本 身的亲水性提高了膜表面的亲水性，同时因其一维的棒状结构为水分子提供了新的通道， 从而同时提高了纳滤膜的通量和抗污染性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜，该制备方法过程简单 易操作，所制备的纳滤膜在超低操作压力条件下有着较高的通量，对于染料和盐离子有较 高的截留，且表现出了良好的抗污染特性。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜的制备 方法，包括W下步骤：
[0008] 步骤一、聚酸讽基膜的制备:将聚酸讽溶于N，N-二甲基甲酯胺，配制成聚酸讽质量 浓度为15-18 %的铸膜液，在60°C下揽拌4h，并在60°C下静置脱泡4h，冷却至室溫后将铸膜 液倒在玻璃板上刮膜，放入25°C水浴中凝固成膜，将膜从玻璃板上取下后用去离子水浸泡 2地，得到聚酸讽基膜；
[0009] 步骤二、凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜的成膜:将适量的凹凸棒±加入质量体积浓 度为2g/L的赃嗦溶液，超声分散30min，使凹凸棒±均匀分散于赃嗦溶液中得到凹凸棒±分 散液;将步骤一制得的聚酸讽基膜置于上述凹凸棒±赃嗦溶液中，其中，凹凸棒±的质量与 聚酸讽基膜单位表面积的比为0.035-0.245mg/cm 2，在0.05MPa下抽滤，从而在聚酸讽基膜 表面形成有一层均匀的凹凸棒±层;将该膜浸泡在质量体积比为Ig/L的均苯S甲酯氯/正 庚烧溶液中反应2min，所得的膜置于60°C的烘箱中热处理lOmin，取出膜并用去离子水冲 洗，得到凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜。
[0010] 本发明的优点在于:本方法W凹凸棒±为无机添加剂，通过界面聚合制备了凹凸 棒±/聚酷胺高通量抗污染纳滤膜。凹凸棒±的亲水性提高了膜的亲水性，其一维纳米结构 为水分子提供了膜内快速传输通道，提高了纳滤膜的水通量和抗污染性能。相对于其他纳 滤膜的制备方法，该方法简便、可控。
【附图说明】
[0011] 图1为实施例1凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜分离性能与凹凸棒±添加浓度的关 系。
[0012] 图2为实施例2凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜分离性能与界面聚合反应时间的关 系。
[0013] 图3为实施例3凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜分离性能与均苯=甲酯氯浓度的关 系。
[0014] 图4为实施例4所制凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜对盐的分离性能。
[0015] 图5为实施例5所制凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜对海藻酸钢的抗污染性能。
[0016] 图6为对比例1所制聚酷胺纳滤膜对盐的分离性能。
[0017] 图7为对比例2所制聚酷胺纳滤膜对海藻酸钢的抗污染性能。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例和附表对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体 实施例仅对本发明进行解释说明，并不用W限制本发明。
[0019] 实施例1、制备凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜，步骤如下：
[0020] 步骤一、聚酸讽基膜的制备:将聚酸讽溶于N，N-二甲基甲酯胺，配制成含聚酸讽质 量浓度为16 %的铸膜液，在60°C下揽拌4h，并在60°C下静置脱泡4h，冷却至室溫后将铸膜液 倒在玻璃板上刮膜，再放入25°C水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡2地， 得到聚酸讽超滤基膜。
[0021] 步骤二、凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜的成膜:将Img凹凸棒±加入至浓度为2g/L 的赃嗦溶液，超声分散30min，使凹凸棒±均匀稳定分散在赃嗦溶液中；将步骤一得到的聚 酸讽超滤基膜剪成直径6cm的片状膜，将其置于上述超声分散了的凹凸棒±赃嗦溶液中，在 0.05MPa下抽滤，使聚酸讽超滤基膜表面均匀分布一层凹凸棒±，其中，凹凸棒±的质量与 聚酸讽基膜单位表面积的比为〇.〇35mg/cm 2。将上述一系列聚酸讽超滤膜浸泡在Ig/L的均 苯S甲酯氯/正庚烧中，反应2min后，所得的膜置于60°C的烘箱中热处理lOmin，取出膜并用 去离子水冲洗，得到凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜。
[0022] 改变凹凸棒±的添加量，重复上述过程，如表1所示，得到一系列不同的凹凸棒±/ 聚酷胺杂化纳滤膜。
[0023] 如图1所示，随着凹凸棒±添加量从Img升至7mg，即凹凸棒±的质量与聚酸讽基膜 单位表面积的比从0. 〇35mg/cm2升至0.245mg/cm2，凹凸棒±/聚酷胺杂化纳滤膜的纯水通量 从23.8L/(m 2h)逐渐升至45.9L/(m2h)，随后又下降至27.7L/(m2h)，通量在凹凸棒±添加量 为5mg，即凹凸棒±的质量与聚酸讽基膜单位表面积的比为0.174mg/cm 2时达到最大值。澄 黄钢截留率在92%至95%之间轻微波动，Na2S〇4截留率在89%至92%之间轻微波动。