一种辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜的制备方法，属于纳滤膜制备领域。
【背景技术】
[0002]纳滤膜是一种性能介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜。纳滤膜具有以下几个特点:截留分子量在200?100Da之间，适于除去大约Inm左右的溶解组分;操作压力低，比反渗透所要求的压力低，因此也称为“低压反渗透膜”；具有离子选择性，纳滤膜的一个很大的特征是膜本体带有电荷，通过静电相互作用，可以除去水溶液中的二价及多价离子，对二价及多价离子的截留率在90%以上，对一价离子的截留率小于80%，因此可实现不同价态离子的分离。由于纳滤膜具有以上特点，因此已被广泛应用于环保、水资源、食品、医药、和化工等各个行业。
[0003]在膜技术中，能够做到增加膜的水通量而不降低其选择性是很难的。通常分离膜的截留率越高，或截留分子量越低，膜的通量越低。由于温度影响溶剂粘度、扩散系数和聚合物链的流动性以及膜孔尺寸大小，因此一般通过提高料液温度来增大膜的渗透通量，但通常截留率随膜渗透通量的升高而有所降低。此外，在有些情况下，加热进料虽然简单但实际不可行，如大规模的水净化过程和海水脱盐过程。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前纳滤膜不能同时兼备截留率和膜渗透量高的缺点，提供了一种聚丙烯腈超滤膜碱浸改性制备基膜，随后电解并对其改性，并在不加任何光引发剂或光敏剂的条件下，通过紫外光照射，使改性基膜表面发生自由基接枝反应，在改性基膜膜表面和膜表面微孔中形成电化学键合的聚合物链，使其引入羟基、磺酸基、羧酸基等活性基团，使其呈现良好截留率和渗透量，本发明制备的辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜对氯化钠等物质的截留率达到80%以上，水通量达到120?155L/(m2.h.MPa)，抗污染性能好，制备工艺简单可靠，适用于工业化。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)选取截留分子量为10万的聚丙烯腈超滤膜，将其置于2.2?2.5mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡处理50?60min，待浸泡完成后，将其取出并用去离子水洗涤至pH为7.0，制备得改性基月旲;
(2)按固液质量比1:15，将0.05mol/L碳酸钙溶液添加至5mg/L的聚醚砜亚胺溶液中，搅拌混合制备得阳离子改性聚醚砜亚胺溶液，随后将上述制备的改性基膜置于改性聚醚砜亚胺溶液中，使其浸泡处理20?30min;
(3)待浸泡完成后，取出基膜，将其再次置于5mg/L的阴离子聚苯乙烯磺酸钠水溶液中浸泡处理20?30min，随后再次取出基膜，用去离子水洗涤pH至7.0，在40?50°C下干燥6?8h，制备得电解基膜； (4)将上述制备的电解基膜置于可密闭的不锈钢反应釜中，随后继续添加质量浓度为20%碳酸氢铵溶液中，保证将电解基膜完全浸没，将反应釜置于25?30°C下矿化反应3?5h后，将电解基膜取出并置于45?50°C下干燥2?3h，制备得预改性高截留率纳滤膜；
(5)收集上述制备的预改性高截留率纳滤膜，将其平铺至培养皿中，随后添加接枝溶液丙烯腈单体，使其完全将纳滤膜浸泡，随后将培养皿置于带有300W紫外灯和排气扇的辐照箱中，控制紫外灯与培养皿距离为10?15cm;
(6)待调整灯距后，对辐照箱中通入氮气排除空气，随后打开紫外灯，使其紫外辐照接枝改性处理25?30min，待接枝完成后，收集纳滤膜并置于质量分数为30%乙醇溶液中，在200?300W超声振荡中清洗5?I Omin，随后收集纳滤膜并置于40?50°C下真空干燥6?8h，即可制备得一种辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜。
[0006]本发明的应用方法:将上述制备的辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜应用于化工废水等处理技术领域，将其置于盐化工废水中，每隔I?1.5m设置一个膜装置，控制压力为3?4MPa，温度为35?40°C，待处理完成后，测得对氯化钠的截留率达到80%以上，对硫酸钠的截留率达到82%以上，水通量达到120?155L/(m2.h.MPa)。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(I)应用于膜分离技术领域，截留率达到80%以上，水通量达到120?155L/(m2.h.MPa)；
(3)本发明制备的辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜制备步骤简单，所需成本低。
【具体实施方式】
[0008]首先选取截留分子量为10万的聚丙烯腈超滤膜，将其置于2.2?2.5mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡处理50?60min，待浸泡完成后，将其取出并用去离子水洗涤至pH为7.0，制备得改性基膜;按固液质量比1:15，将0.05mol/L碳酸钙溶液添加至5mg/L的聚醚砜亚胺溶液中，搅拌混合制备得阳离子改性聚醚砜亚胺溶液，随后将上述制备的改性基膜置于改性聚醚砜亚胺溶液中，使其浸泡处理20?30min;待浸泡完成后，取出基膜，将其再次置于5mg/L的阴离子聚苯乙烯磺酸钠水溶液中浸泡处理20?30min，随后再次取出基膜，用去离子水洗涤pH至7.0，在40?50°C下干燥6?Sh，制备得电解基膜;将上述制备的电解基膜置于可密闭的不锈钢反应釜中，随后继续添加质量浓度为20%碳酸氢铵溶液中，保证将电解基膜完全浸没，将反应釜置于25?30°C下矿化反应3?5h后，将电解基膜取出并置于45?50°C下干燥2?3h，制备得预改性高截留率纳滤膜;收集上述制备的预改性高截留率纳滤膜，将其平铺至培养皿中，随后添加接枝溶液丙烯腈单体，使其完全将纳滤膜浸泡，随后将培养皿置于带有300W紫外灯和排气扇的辐照箱中，控制紫外灯与培养皿距离为10?15cm;待调整灯距后，对福照箱中通入氮气排除空气，随后打开紫外灯，使其紫外福照接枝改性处理25?30min，待接枝完成后，收集纳滤膜并置于质量分数为30%乙醇溶液中，在200?300W超声振荡中清洗5?lOmin，随后收集纳滤膜并置于40?50°C下真空干燥6?8h，即可制备得一种辐照紫外接枝改性高截留率纳滤膜。
[0009]实例I
首先选取截留分子量为10万的聚丙烯腈超滤膜，将其置于2.5mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡处理60min，待浸泡完成后，将其取出并用去离子水洗涤至pH为7.0，制备得改性基膜；按固液质量比1:15，将0.05mol/L碳酸钙溶液添加至5mg/L的聚醚砜亚胺溶液中，搅拌混合制备得阳离子改性聚醚砜亚胺溶液，随后将上述制备的改性基膜置于改性聚醚砜亚胺溶液中，使其浸泡处理30min;待浸泡完成后，取出基膜，将其再次置于5mg/L的阴离子聚苯乙烯磺酸钠水溶液中浸泡处理30min，随后再次取出基膜，用去离子水洗涤pH至7.0，在50°C下干燥8h，制备得电解基膜;将上述制备的电解基膜置于可密闭的不锈钢反应釜中，随后继续添加质量浓度为20%碳酸氢铵溶液中，保证将电解基膜完全浸没，将反应釜置于30°C下矿化反应5h后，将电解基膜取出并置于50°C下干燥3h，制备得预改性高截留率纳滤膜;收集上述制备的预改性高截留率纳滤膜，将其平铺至培养皿中，随后添加接枝溶液丙烯腈单体，使其完全将纳滤膜浸泡，随后将培养皿置于带有300W紫外灯和排气扇的辐