一种正渗透膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种正渗透膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]由于淡水资源日已枯竭，海水淡化技术正越来越受重视。其中膜分离技术尤其是新型膜分离技术正受到科学家们的广泛关注。其中，正渗透技术是近年来发展起来的一种膜分离技术，是一种依靠溶液渗透压作为驱动力达到目标溶液分离的一项技术。正渗透是指水从较高水化学势(或较低渗透压)一侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)一侧区域的过程。在具有选择透过性膜的两侧分别放置两种具有不同渗透压的溶液，一种为具有较低渗透压的原料液(Feed solut1n)，另一种为具有较高渗透压的驱动液(Draw solut1n)，正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液一侧。其特点在于不用外加压力即可达到目标体系的分离，抗污染能力强、常温常压下即可操作，是一种节能环保、可持续发展的分离方式。
[0003]正渗透膜作为一种选择性透过膜，是正渗透分离技术的基础。正渗透过程中，水通过正渗透膜从高水化学势一侧向低水化学势一侧传递(即渗透压的不同)，而水分子之外的溶解物质被截留在原料液一侧(即高水化学势一侧)，从而实现了水的分离。正渗透膜不仅需要厚度尽量薄，以便让原料液接近驱动溶液，保持高渗透压；同时也需要足够强韧，可抵抗渗透产生的水流压力。因此合成适用于正渗透分离的正渗透膜是至关重要的，其中选择合适的膜材料尤为重要。现有正渗透膜由于原材料品种的限制，使其成本较高，制备工艺复杂。
【发明内容】
[0004]本发明是要解决现有制备正渗透膜的方法复杂、成本高的问题，提供一种正渗透膜的制备方法。
[0005]本发明一种正渗透膜的制备方法，包括以下步骤:
[0006]—、将溶剂、成孔剂和聚丙烯腈混合，制得聚丙烯腈溶液；
[0007]二、利用浸没-沉淀相转化法将聚丙烯腈溶液制成超滤基膜，去离子水洗涤3?5次，得到聚丙烯腈基膜；
[0008]三、将聚丙烯腈基膜置于氢氧化钠溶液中，在20°C?50°C下反应20min?60min，反应结束后，将聚丙烯腈基膜取出，放入去离子水中浸泡清洗0.5?2h，再置于盐酸溶液中浸泡I?5h，得到处理后的聚丙烯腈基膜；
[0009]四、将步骤三处理后的聚丙烯腈基膜浸入苯胺-乙醇溶液中，浸泡170?190min，然后取出，晾干后得到含有苯胺的超滤基膜；
[0010]五、将含有苯胺的超滤基膜置于强氧化剂溶液中，浸泡110?130min，取出后晾干，得到复合纳滤膜粗品；
[0011]六、将复合纳滤膜粗品浸入质量分数为70%?100%的乙醇水溶液中，浸泡0.5h?100h，取出后得到复合纳滤膜；
[0012]七、将复合纳滤膜置于三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，浸泡5?30min ;然后加入聚乙烯亚胺和没食子酸，反应6?12h，得到正渗透膜。
[0013]本发明使用的聚乙烯亚胺和没食子酸价格低廉，成本低，二者之间的聚合反应容易发生，副反应可控，条件温和。本发明通过改变聚乙烯亚胺和没食子酸的比例以及交联的时间对复合正渗透膜的形貌及亲水性进行调控，使其亲水性得到有效的调控，此外二者交联进一步使改性后的膜生成交联的聚合物链，提高膜的稳定性，得到的复合正渗透膜具有良好的分离性能，适用于各种抗生素的分离，海水淡化等，降低了能耗同时回收了抗生素，淡化了海水，有重大的应用前景。
【附图说明】
[0014]图1是实施例1表面交联涂覆前后膜的红外光谱表征结果；
[0015]图2是实施例1?5制备的正渗透膜水接触角随涂覆时间变化的曲线示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式一种正渗透膜的制备方法，包括以下步骤:
[0017]—、将溶剂、成孔剂和聚丙烯腈混合，制得聚丙烯腈溶液；
[0018]二、利用浸没-沉淀相转化法将聚丙烯腈溶液制成超滤基膜，去离子水洗涤3?5次，得到聚丙烯腈基膜；
[0019]三、将聚丙烯腈基膜置于氢氧化钠溶液中，在20°C?50°C下反应20min?60min，反应结束后，将聚丙烯腈基膜取出，放入去离子水中浸泡清洗0.5?2h，再置于盐酸溶液中浸泡I?5h，得到处理后的聚丙烯腈基膜；
[0020]四、将步骤三处理后的聚丙烯腈基膜浸入苯胺-乙醇溶液中，浸泡170?190min，然后取出，晾干后得到含有苯胺的超滤基膜；
[0021]五、将含有苯胺的超滤基膜置于强氧化剂溶液中，浸泡110?130min，取出后晾干，得到复合纳滤膜粗品；
[0022]六、将复合纳滤膜粗品浸入质量分数为70%?100%的乙醇水溶液中，浸泡0.5h?100h，取出后得到复合纳滤膜；
[0023]七、将复合纳滤膜置于三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液，浸泡5?30min ;然后加入聚乙烯亚胺和没食子酸，反应6?12h，得到正渗透膜。
[0024]本实施方式使用的聚乙烯亚胺和没食子酸价格低廉，成本低，二者之间的聚合反应容易发生，副反应可控，条件温和。本实施方式通过改变聚乙烯亚胺和没食子酸的比例以及交联的时间对复合正渗透膜的形貌及亲水性进行调控，使其亲水性得到有效的调控，此外二者交联进一步使改性后的膜生成交联的聚合物链，提高膜的稳定性，得到的复合正渗透膜具有良好的分离性能，适用于各种抗生素的分离，海水淡化等，降低了能耗同时回收了抗生素，淡化了海水，有重大的应用前景。
[0025]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。其它与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是步骤一所述的成孔剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0027]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中聚丙烯腈、成孔剂和溶剂的质量比为(15?25):1: (74?84)。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0028]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为5%?20%。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0029]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤三所述的盐酸溶液的浓度为0.05mol/L?0.5mol/L。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0030]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤四所述的苯胺-乙醇溶液中苯胺的浓度为0.9mol/Lo其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0031]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤五所述的强氧化剂溶液为浓度1.0mol/L的过硫酸铵溶液。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0032]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤七所述的三(羟甲基)氨基甲烷-盐酸缓冲溶液的PH为6?9。其它与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0033]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤七所述的聚乙烯亚胺和没食子酸的质量比为(I?10):2。其它与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0034]下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0035]实施例1:本实施例一种正渗透膜的制备方法，包括以下步骤:
[0036]—、将79g氮甲基R比略烧酮和Ig聚乙二醇，加入20g聚丙稀腈中，制得聚丙稀腈溶液；
[0037]二、利用浸没-沉淀相转化法将聚丙烯腈溶液制成超滤基膜，去离子水洗涤5次，得到聚丙烯腈基膜；
[0038]三、将聚丙烯腈基膜置于质量浓度为10%的氢氧化钠溶液中，在40°C下反应30min，反应结束后，将聚丙烯腈基膜取出，放入去离子水中浸泡清洗0.5h，再置于0.1mol/L盐酸溶液中浸泡3h，得到处理后的聚丙烯腈基膜；
[0039]四、将步骤三处理后的聚丙烯腈基膜浸入苯胺-乙醇溶液中，浸泡180min，然后取出，晾干后得到含有苯胺的超滤基膜；其中苯胺-乙醇溶液中苯胺的浓度为0.9mol/L0
[0040]五、将含有苯胺的超滤基膜置于浓度1.0mol/L的过硫酸铵溶液中，浸泡120min，取出后晾干，得到复合纳滤膜粗品；
[0041]六、将复合纳滤膜粗品浸入质量分数为70%的乙醇水溶液中，浸泡4h，取出后得到复合纳滤膜；