聚胺类耐酸碱复合滤膜、其制备方法及应用

本发明涉及膜分离纯化材料，尤其涉及一种聚胺类耐酸碱复合滤膜、其制备方法及应用，可针对不同应用场景需求实现离子和分子的分离。

背景技术：

1、在工业生产和日常生活中，水处理膜分离技术的应用场景灵活多样，分离对象成分复杂、种类繁多，因此分离膜往往受到来自多方面因素的挑战。例如，应用于冶金、采矿、印染、造纸等工业领域中废水处理和回收利用的离子分离膜，强酸或强碱的分离介质对膜材料化学结构的酸碱稳定性提出了严苛要求。

2、传统的聚酰胺类离子分离膜是基于多元酰氯单体和多元胺单体之间的schotten-baumann型水-油界面聚合反应制备获得，生成的酰胺键在强酸或强碱介质中易发生水解和断裂，造成膜分离性能的严重丧失。此外，自聚酰胺体系离子分离膜被发现以来，经研究者们数十年的单体筛选和技术优化，分离性能最为优越的仍然是基于均苯三甲酰氯-哌嗪(tmc-pip)或均苯三甲酰氯间苯二胺(tmc-mpd)间的界面聚合反应所制备的聚酰胺离子分离膜体系。

3、即便如此，其他可在两相界面处聚合成膜的反应形式和分子结构却很少得到关注，以至于聚酰胺体系之外的离子分离膜体系的种类非常有限。因此，基于上述考虑，迫切需要一种可强效耐受强酸和强碱分离介质的同时又具备优异离子分离性能的新型滤膜。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚胺类耐酸碱复合滤膜、其制备方法及应用。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种聚胺类耐酸碱复合滤膜，其包括层叠结合的支撑底膜以及分离层；所述分离层至少由多元胺单体与多元卤代烷单体和/或多元卤代芳香烃单体经界面聚合反应形成。

4、第二方面，本发明还提供一种聚胺类耐酸碱复合滤膜的制备方法，其包括：

5、提供支撑底膜；

6、使多元胺单体与多元卤代烷单体和/或多元卤代芳香烃单体在所述支撑底膜表面经界面聚合反应形成分离层，形成聚胺类耐酸碱复合滤膜。

7、更进一步地，所述制备方法具体包括：

8、使含有所述多元胺单体的水性溶液充分浸润所述支撑底膜，并去除多余液体；

9、使浸润有所述水性溶液的支撑底膜与所述多元卤代烷单体和/或多元卤代芳香烃单体的油性溶液接触，发生所述界面聚合反应，获得所述聚胺类耐酸碱复合滤膜。

10、第三方面，本发明还提供上述聚胺类耐酸碱复合滤膜在海水淡化、饮用水净化、高盐废水处理、碱废水处理、酸废水处理、盐湖提锂脱硼中的任一领域中的应用。

11、第四方面，作为具体的一种应用形式，本发明还提供一种锂盐-硼酸的选择性分离提取方法，包括：

12、使含有锂盐和硼酸的溶液经上述聚胺类耐酸碱复合滤膜进行选择性透过过滤，以使其中的所述锂盐和硼酸分别富集至所述聚胺类耐酸碱复合滤膜的两侧。

13、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

14、本发明提供的聚胺类耐酸碱复合滤膜是由多元胺单体与多元卤代烷/芳香烃单体间通过水-油界面聚合反应在支撑底膜表面形成聚胺类的分离层所形成的，具有水通量大、离子截留率高的优势；同时具有优异的耐酸碱性能，能够直接分离无机碱溶液；并且还具有对锂盐和硼酸的独特的选择性透过特性；其对应的制备方法简便易行，利于工业放大；在诸多涉及到水处理的应用领域均具有极高的应用价值。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，包括层叠结合的支撑底膜以及分离层；

2.根据权利要求1所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，所述多元胺单体包括哌嗪类、多元烷胺类、多元芳香胺类单体中的任意一种或两种以上的组合；

3.根据权利要求2所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，所述多元胺单体包括哌嗪、1-甲基哌嗪、n，n′-二甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、1-乙基哌嗪、1-异丙基哌嗪、1-丁基哌嗪、1-氨基-4-甲基哌嗪和1，4-双(2-羟乙基)哌嗪、三乙烯二胺、4-氨基哌啶、乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、n-甲基乙二胺、n，n′-二甲基乙二胺、2-(氨甲基)-2-甲基-1，3-丙二胺、季戊四胺、邻苯二胺、间苯二胺中的任意一种或两种以上的组合；

4.根据权利要求1所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，所述支撑底膜选自超滤膜；

5.根据权利要求1所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，所述分离层的厚度为10-1000nm；

6.根据权利要求1或5所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜，其特征在于，所述聚胺类耐酸碱复合滤膜的基础水通量为1-20l·m-2·h-1·bar-1，对一价和/或二价无机盐的截留率为40-99％；

7.一种聚胺类耐酸碱复合滤膜的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述水性溶液中的所述多元胺单体的浓度为1-100g/l；

10.权利要求1-6中任意一项所述的聚胺类耐酸碱复合滤膜在海水淡化、饮用水净化、高盐废水处理、碱废水处理、酸废水处理、金属离子/硼酸分离中的任一领域中的应用。

11.一种金属离子-硼酸的选择性分离提取方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种聚胺类耐酸碱复合滤膜、其制备方法及应用。所述聚胺类耐酸碱复合滤膜包括层叠结合的支撑底膜以及分离层；分离层至少由多元胺单体与多元卤代烷单体和/或多元卤代芳香烃单体经界面聚合反应形成。本发明提供的聚胺类耐酸碱复合滤膜是由多元胺单体与多元卤代烷和/或多元芳香烃单体间通过水‑油界面聚合反应在支撑底膜表面形成聚胺类的分离层所形成的，具有水通量大、离子截留率高的优势；同时具有优异的耐酸碱性能，能够直接分离无机碱溶液；并且还具有对锂盐和硼酸的独特的选择性分离特性；其对应的制备方法简便易行，利于工业放大；在诸多涉及到水处理的应用领域均具有极高的应用价值。

技术研发人员：朱玉长,董殿宇,靳健
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11