荷正电纳滤膜及其制备方法与流程

本发明涉及膜制备，特别涉及一种荷正电纳滤膜及其制备方法。

背景技术：

1、纳滤膜是一种介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜，孔径在1nm左右，表面带电荷，对于二价盐和小分子有机物有很好的截留效果，因此在海水脱盐、水处理、生物、制药、食品行业有很大的应用潜力，从二十世纪八十年代起，其相关的研究就一直是分离膜领域的研究热点。

2、目前，商品化纳滤膜分离层制备方法是界面聚合，是由水相中的活性胺和有机相中的酰氯两种单体在界面反应而在超滤膜表面上形成一层孔径在1nm左右的聚合物薄层。该薄层对一价离子截留效果差，而对二价、三价等多价离子截留效果好。纳滤膜对离子分离的效果受道南效应的影响很大，因此目前可脱除多价离子的商品化纳滤膜均为荷电膜。界面聚合过程中酰氯需略微过量，是为了让未反应的酰氯遇水水解成羧基，并发生进一步解离形成羧酸根而使膜荷负电。荷负电的纳滤膜与多价阳离子之间相吸，而且阳离子价态越高、浓度越大，吸引力就越大，即阳离子可能透过荷负电的纳滤膜而进入产水一侧，从而降低纳滤膜对重金属离子的脱除效果。因此，制备荷正电的纳滤膜对有效去除水中多价重金属离子意义重大，研究构建荷正电纳滤膜十分必要。

3、在膜表面引入荷正电的官能团(如引入胺基或者对胺基进一步季胺化)是实现制备荷正电纳滤膜的常见方法。然而，界面聚合形成的酰胺官能团无法通过季胺化的途径使膜表面荷正电。引入胺基的方法常被采用，比如对超滤基膜表面采用紫外接枝的方法引入自由基，然后引发含有胺基的单体发生接枝。众所周知，紫外接枝技术难以实现产业化，而且接枝单体的过程提高荷正电的效果不明显且比较复杂，也不利于产业化。除此之外可通过引入胺基改性的添加剂使纳滤膜实现荷正电。有研究人员采用多巴胺对多壁碳纳米管进行改性，并将改性后的碳纳米管与聚乙烯亚胺共混配制水相溶液，界面聚合法制得荷正电纳滤膜，添加改性碳纳米管后，该纳滤膜的渗透通量由5.2l·m-1·h-1·bar-1提高到15.3l·m-1·h-1·bar-1。但这些改性方法过程复杂，成本较高，不利于产业化，另外存在膜性能不稳定，使用寿命较短的问题。

4、因此，如何制备出表面荷正电、渗透与截留性能好且性能稳定的纳滤膜，从而能够有效分离溶液中的阳离子是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种荷正电纳滤膜及其制备方法，能够制备出表面荷正电、渗透与截留性能好且性能稳定的纳滤膜，从而能够有效分离溶液中的阳离子。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种荷正电纳滤膜的制备方法，包括：

3、分别配制活性胺水相溶液和活性酰氯有机相溶液，所述活性胺水相溶液与所述活性酰氯有机相溶液的质量浓度之比大于5；

4、将所述活性胺水相溶液倒在基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性胺水相溶液；

5、将所述活性酰氯有机相溶液倒在所述基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性酰氯有机相溶液。

6、优选地，在将所述活性胺水相溶液倒在所述基膜表面之前，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

7、将基膜的边缘固定在两个环形的夹具之间。

8、优选地，在倒掉多余的所述活性胺水相溶液之后且在将所述活性酰氯有机相溶液倒在所述基膜表面之前，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

9、使用压缩空气吹扫所述基膜表面，直至所述基膜表面无所述活性胺水相溶液的液滴。

10、优选地，在倒掉多余的所述活性酰氯有机相溶液之后，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

11、待残留的所述活性酰氯有机相溶液挥发后，用去离子水清洗所述基膜。

12、优选地，所述活性胺水相溶液的质量浓度为0.05％～1％，所述活性酰氯有机相溶液的质量浓度为0.01％～0.2％。

13、优选地，所述活性胺水相溶液中的活性胺包括哌嗪、间苯二胺和聚乙烯亚胺中的一种或至少两种的混合物。

14、优选地，所述活性酰氯有机相溶液中的活性酰氯包括均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或至少两种的混合物。

15、优选地，所述基膜的材料包括聚醚砜、聚砜和聚氯乙烯中的至少一种。

16、优选地，所述活性胺水相溶液在所述基膜表面静置的时间为0.2min～10min。

17、优选地，所述活性酰氯有机相溶液在所述基膜表面静置的时间为0.2min～10min。

18、本发明还提供一种荷正电纳滤膜，包括：采用所述的荷正电纳滤膜的制备方法制备。

19、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

20、1、本发明提供的荷正电纳滤膜的制备方法，包括：分别配制活性胺水相溶液和活性酰氯有机相溶液，所述活性胺水相溶液与所述活性酰氯有机相溶液的质量浓度之比大于5；将所述活性胺水相溶液倒在基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性胺水相溶液；将所述活性酰氯有机相溶液倒在所述基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性酰氯有机相溶液，使得能够制备出表面荷正电、渗透与截留性能好且性能稳定的纳滤膜，从而能够有效分离溶液中的阳离子。

21、2、本发明提供的荷正电纳滤膜，由于采用所述的荷正电纳滤膜的制备方法制备，使得制备得到的纳滤膜表面荷正电以及渗透与截留性能好且性能稳定，从而能够有效分离溶液中的阳离子。

技术特征：

1.一种荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，在将所述活性胺水相溶液倒在所述基膜表面之前，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

3.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，在倒掉多余的所述活性胺水相溶液之后且在将所述活性酰氯有机相溶液倒在所述基膜表面之前，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

4.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，在倒掉多余的所述活性酰氯有机相溶液之后，所述荷正电纳滤膜的制备方法还包括：

5.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述活性胺水相溶液的质量浓度为0.05％～1％，所述活性酰氯有机相溶液的质量浓度为0.01％～0.2％。

6.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述活性胺水相溶液中的活性胺包括哌嗪、间苯二胺和聚乙烯亚胺中的一种或至少两种的混合物。

7.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述活性酰氯有机相溶液中的活性酰氯包括均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或至少两种的混合物。

8.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述基膜的材料包括聚醚砜、聚砜和聚氯乙烯中的至少一种。

9.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述活性胺水相溶液在所述基膜表面静置的时间为0.2min～10min。

10.如权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述活性酰氯有机相溶液在所述基膜表面静置的时间为0.2min～10min。

11.一种荷正电纳滤膜，其特征在于，包括：采用如权利要求1至10中任一项所述的荷正电纳滤膜的制备方法制备。

技术总结
本发明提供了一种荷正电纳滤膜及其制备方法，所述荷正电纳滤膜的制备方法包括：分别配制活性胺水相溶液和活性酰氯有机相溶液，所述活性胺水相溶液与所述活性酰氯有机相溶液的质量浓度之比大于5；将所述活性胺水相溶液倒在基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性胺水相溶液；将所述活性酰氯有机相溶液倒在所述基膜表面，并在静置后倒掉多余的所述活性酰氯有机相溶液。本发明的技术方案能够制备出表面荷正电、渗透与截留性能好且性能稳定的纳滤膜，从而能够有效分离溶液中的阳离子。

技术研发人员：杨翠平,朱筱滢,施瑞康,唐影华,陈铨,朱建东,徐永良
受保护的技术使用者：宝武水务科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12