一种阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高分子材料膜的制备方法，具体是指一种阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法。本发明通过先将制备戊二醛水溶液；聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液，然后将聚砜底膜用戊二醛水溶液预处理2-4min，阴干，再将聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液涂覆在预处理好的聚砜底膜上1-3min；最后所得的复合膜经90℃处理1-4h，即可。本发明的优点是制备方法简单、新颖，纳滤膜有很高的水通量和较好的截留率，对于PEG600的截留率较高，选择性好。
【专利说明】一种阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子材料膜的制备方法，具体是指一种亲水性良好，水通量较高的纳滤膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳滤膜，属于压力驱动分离膜的一种，分离特性和反渗透膜类似，但是操作压力较反渗透要低许多。复合膜是先用一种聚合物制成多孔支撑膜，然后用另一种聚合物在支撑膜表面形成一层极薄的致密分离层的方法制成的膜。其制备方法分为四类包括层压法、浸涂法、等离子体气相沉积法和界面聚合法。各种方法中，界面聚合法是目前制备纳滤膜的使用最多的制备方法。聚乙烯醇(简称PVA)外观为白色粉末，是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，由于PVA具有独特的强力粘接性、膜柔韧性、平滑性、耐油性、耐溶剂性、和耐磨性，并且亲水性优良，因此是一种理想的膜材料。聚乙烯醇以水为溶剂，对环境的污染很小，并且可以节约成本。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能，适用于染色、造纸、食品等。
[0003]聚乙烯醇戊二醛在水溶液中以强酸为催化剂，可以合成交联的聚乙烯醇缩戊二醛大分子，一方面可以防止聚乙烯醇溶胀，另一方面交联也可以使膜面更加致密，提高截留率。在聚乙烯醇与戊二醛交联的过程中，阳离子聚丙烯酰胺均匀的混合到聚乙烯醇中，阳离子聚丙烯酰胺与聚乙烯酰胺可发生物理交联，这样聚乙烯醇在交联的时候，阳离子聚丙烯酰胺与聚乙烯酰胺存在于聚乙烯醇之间，这样交联密度就稍微降低，水通量增大，另外，存在于聚乙烯醇之间的阳离子聚丙烯酰胺自身也可发生物理缠结，相当于在交联聚乙烯醇之间形成一个个小的“储水池”，水通量增加。目前，很多学者也致力与这两类产品的开发。
[0004]卞晓锴等通过对膜液组成和制备条件的变化，采用涂敷法制备复合膜，即将一定聚乙烯醇和戊二醛配比的膜溶液，用美尔圆棒(Mayor rod)均匀地涂敷在基膜上，制备了PVA复合纳滤膜。吴洪等将一定配比的聚乙烯醇戊二醛水溶液倒在玻璃板上刮膜，制备了导电聚乙烯醇戊二醛交联膜。
[0005]Charles.W.Walker 等(US Patent:7176247B1, 2007)用不同浓度的聚乙烯醇水溶液与戊二醛水溶液使用机械涂覆法来制备具有不同吸水性、醇选择性及导电性的互穿网络的交联膜。
[0006]Paul D.Drumheller 等(US Patent:5914182B1,1999)用不同浓度的聚乙烯醇水溶液与戊二醛水溶反应来制备做固定生物活性材料的基质。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种高水通量的阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法。将聚砜底膜用1%_5%的戊二醛水溶液处理2-4min，阴干，然后将质量分数为1%_5%的聚乙烯醇水溶液涂覆在预处理好的膜上l_3min，所得的复合膜经90°C处理l_4h制备高水通量的阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜。
[0008]本发明是通过以下技术方案得以实现的
[0009]一种阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤:
[0010](I)铸膜液的制备
[0011]制备质量分数为1%_5%的戊二醛水溶液，待用；制备聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液，其中聚乙烯醇的质量分数为1%_5%，阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为
0.01%-0.03%,脱泡待用；
[0012](2)阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备
[0013]将聚砜底膜用1%_5%的戊二醛水溶液预处理2_4min，阴干，然后将聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液涂覆在预处理好的聚砜底膜上l_3min ;其中所述的聚砜底膜的截留分子量为2-3万；
[0014](3)所得的复合膜经90°C处理l_4h，使得戊二醛与聚乙二醇与阳离子聚丙烯酰胺发生充分的反应，即可。
[0015]作为优选，上述的制备方法中所述的聚乙烯醇的水解度为86-89%。
[0016]纳滤膜的制备过程看似相似，但其中对于不同物质的分离效果则大相径庭，所以为了针对特定物质有较好的分离效果，需要在纳滤膜的制备过程中，选择有一定要求的材料，然后进行特定化的热处理，以及膜表面所采用的反应物的不同，对膜的选择效果起到关键效果，而这种选择是发明人通过大量实验的基础上得出的。当然，这些选择是依据一定的理论为基础的。本发明中针对PEG600选择性，发明人采用了上述方式所制备得到的膜具有良好的效果。
[0017]有效效果:本发明中的制备方法简单、新颖，纳滤膜有很高的水通量和较好的截留率，对于PEG600的截留率较高，选择性好。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0019]实施例1
[0020]首先是铸膜液的制备
[0021]制备质量分数为2%的戊二醛水溶液，待用；制备聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液，其中聚乙烯醇的质量分数为1%，阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为0.01%，脱泡待用；
[0022](2)阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备
[0023]将聚砜底膜用2%的戊二醛水溶液预处理2min，阴干，然后将聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液涂覆在预处理好的聚砜底膜上Imin ;其中所述的聚砜底膜的截留分子量为2-3万；
[0024](3)所得的复合膜经90°C处理2h，即可。
[0025]对上述所制备得到的膜，在操作压力为IMPa的条件下，所制备的复合膜对2000ppm的Na2SO4的截留率为50%，水通量为130L/(m2 *h)，对2000ppm的NaCl的截留率为17%,水通量为135L/ (m2 *h)，对2000ppm的PEG600的截留率为53%，水通量为131L/ (m2 *h)。
[0026]实施例2[0027]与实施例1相同的制备膜的方法，然后将聚砜底膜用2%的戊二醛水溶液处理2min,阴干，然后将聚乙烯醇质量分数为2%与阳离子聚丙烯酰胺质量分数为0.01%的混合溶液涂覆在预处理好的膜上1.5min，所得的复合膜经90°C处理2h，其中聚乙烯醇的水解度为86%。在操作压力为IMPa的条件下，所制备的聚乙烯醇纳滤膜的对2000ppm硫酸钠的截留为58%，水通量为120L/ (m2 ? h)。对2000ppm氯化钠的截留为23%，水通量为125L/ (m2 ? h)。对2000ppm聚乙二醇600的截留为61%，水通量为128L/V ? h)。
[0028]实施例3
[0029]与实施例1相同的制备膜的方法，然后将聚砜底膜用2%的戊二醛水溶液处理2min,阴干，然后将聚乙烯醇质量分数为3%与阳离子聚丙烯酰胺质量分数为0.01%的混合溶液涂覆在预处理好的膜上1.5min，所得的复合膜经90°C处理2h。在操作压力为IMPa的条件下，所制备的聚乙烯醇纳滤膜的对2000ppm硫酸钠的截留为63%，水通量为115/(m2 ? h)。对2000ppm氯化钠的截留为31%，水通量为118L/(m2 ? h)。对2000ppm聚乙二醇600的截留为65%，水通量为118L/V ? h)。
[0030]实施例4
[0031]与实施例1相同的制备膜的方法，然后将聚砜底膜用3%的戊二醛水溶液处理2min,阴干，然后将聚乙烯醇质量分数为4%与阳离子聚丙烯酰胺质量分数为0.02%的混合溶液涂覆在预处理好的膜上2min，所得的复合膜经90°C处理2h，其中聚乙烯醇的水解度为88%。在操作压力为IMPa的条件下，所制备的聚乙烯醇纳滤膜的对2000ppm硫酸钠的截留为25%，水通量为135L/(m2.h)。对2000ppm氯化钠的截留为11%，水通量为138L/(m2.h)。对2000ppm聚乙二醇600的截留为28%，水通量为138L/(m2 ? h)。
[0032]实施例5`[0033]与实施例1相同的制备膜的方法，然后将聚砜底膜用4%的戊二醛水溶液处理2min,阴干，然后将聚乙烯醇质量分数为5%与阳离子聚丙烯酰胺质量分数为0.03%的混合溶液涂覆在预处理好的膜上2min，所得的复合膜经90°C处理2h。在操作压力为IMPa的条件下，所制备的聚乙烯醇纳滤膜的对2000ppm硫酸钠的截留为9%，水通量为148L/(m2 ? h)。对2000ppm氯化钠的截留为5%，水通量为150L/(m2 ? h)，对2000ppm聚乙二醇600的截留为11%，水通量为147L/V ? h)。
[0034]实施例6
[0035]与实施例1相同的制备膜的方法，然后将聚砜底膜用5%的戊二醛水溶液处理2min,阴干，然后将聚乙烯醇质量分数为4%与阳离子聚丙烯酰胺质量分数为0.01%的混合溶液涂覆在预处理好的膜上2min，在操作压力为IMPa的条件下，所得的所制备的复合膜对2000ppm的Na2SO4的截留率为71%，水通量为IlOL/(m2 *h)，对2000ppm的NaCl的截留率为23%,水通量为125L/ (m2 *h)，对2000ppm的PEG600的截留率为75%，水通量为107L/ (m2 *h)。
【权利要求】
1.一种阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)铸膜液的制备 制备质量分数为1%_5%的戊二醛水溶液，待用；制备聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液，其中聚乙烯醇的质量分数为1%_5%，阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为0.01%-0.03%,脱泡待用； (2)阳离子聚丙烯酰胺聚乙烯醇纳滤膜的制备 将聚砜底膜用1%_5%的戊二醛水溶液预处理2-4min，阴干，然后将聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺的混合水溶液涂覆在预处理好的聚砜底膜上l_3min ;其中所述的聚砜底膜的截留分子量为2-3万； (3)所得的复合膜经90°C处理l_4h，即可。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯醇的水解度为86-89%。
【文档编号】B01D69/02GK103521099SQ201310482403
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】周勇, 陈可可, 翟丁, 高从堦 申请人:杭州水处理技术研究开发中心有限公司