本發(fā)明涉及一種高通量納濾膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

納濾膜是一種能夠?qū)崿F(xiàn)特種分離的高性能膜材料，例如在海水淡化零排放，污水資源化處理回用等領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)將一價(jià)鹽和高價(jià)鹽的選擇性分離。納濾膜具有高選擇性和高通量是提高納濾膜技術(shù)應(yīng)用效率和降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵。傳統(tǒng)納濾膜的滲透通量和選擇性不能滿足實(shí)際需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滲透通量高的和選擇性高的高通量納濾膜。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種操作簡單、反應(yīng)條件溫和，原料成本低的高通量納濾膜的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為30％-50％的乙醇水溶液或異丙醇水溶液洗滌；

(2)將步驟(1)獲得的聚砜超濾膜浸泡于反應(yīng)溶液中1-5小時(shí)，取出，用體積濃度為30％-50％的乙醇水溶液或異丙醇水溶液洗滌；或?qū)⒎磻?yīng)溶液均勻的涂覆于步驟(1)獲得的聚砜超濾膜的表面，放置1-5小時(shí)，用體積濃度為30％-50％的乙醇水溶液或異丙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.01mol/l-0.5mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積等摩爾濃度并用酸調(diào)節(jié)ph為0.1-4的苯二胺水溶液中，加入還原劑，使還原劑的質(zhì)量含量為0.001％-1％，混勻；

(3)在常壓、溫度為30-50℃、相對(duì)濕度為40％-90％條件下，將步驟(2)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為0.5％-2％的哌嗪水溶液中1-10分鐘，取出，吹干或用橡膠滾輪壓干；或在常壓、溫度為30-50℃、相對(duì)濕度為40％-90％條件下，將質(zhì)量濃度為0.5％-2％的哌嗪水溶液均勻的涂覆于步驟(2)獲得的材料的表面，放置1-10分鐘，吹干，或用橡膠滾輪壓干；

(4)將步驟(3)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為0.1％-1％的均苯三甲酰氯溶液中10s-300s，取出；或?qū)①|(zhì)量濃度為0.1％-1％的均苯三甲酰氯溶液均勻的涂覆于步驟(3)獲得的材料的表面，放置10s-300s；

(5)將步驟(4)獲得的材料在50-100℃下放置1-20min，得到高通量納濾膜。

苯二胺為間苯二胺或?qū)Ρ蕉贰?/p>

步驟(2)所述酸為鹽酸、氫溴酸、硫酸或硝酸。

還原劑為銅粉、鋅粉、鐵粉或次磷酸。

步驟(4)均苯三甲酰氯溶液的溶劑為正己烷和環(huán)己烷中的至少一種。

上述方法制備的高通量納濾膜。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的高通量納濾膜具有較高的通量和選擇性。

2.本發(fā)明的方法操作簡單、條件溫和，原料成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中聚砜超濾膜與氨基化聚砜超濾膜的紫外光譜圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中聚砜超濾膜與氨基化聚砜超濾膜的xps全譜圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中氨基化聚砜超濾膜xps的n譜分峰圖。

具體實(shí)施方式

聚砜超濾膜為商品。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為30％的乙醇水溶液洗滌；

(2)將反應(yīng)溶液均勻的涂覆于步驟(1)獲得的聚砜超濾膜的表面，放置1小時(shí)，用體積濃度為30％的乙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.01mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.01mol/l、并用鹽酸調(diào)節(jié)ph為0.1的對(duì)苯二胺水溶液中，加入鋅粉，使鋅粉的質(zhì)量含量為0.001％，混勻；

(3)在常壓、溫度為30℃、相對(duì)濕度為40％條件下，將質(zhì)量濃度為0.5％的哌嗪水溶液均勻的涂覆于步驟(2)獲得的材料的表面，放置1分鐘，吹干；

(4)將質(zhì)量濃度為0.1％的均苯三甲酰氯正己烷溶液均勻的涂覆于步驟(3)獲得的材料的表面，放置10s；

(5)將步驟(4)獲得的材料在50℃烘箱中放置20min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為97.8％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為20.4％，通量165.7l/m²/h。

實(shí)施例2

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為50％的乙醇水溶液洗滌；

(2)將反應(yīng)溶液均勻的涂覆于步驟(1)獲得的聚砜超濾膜的表面，放置5小時(shí)，用體積濃度為50％的乙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.5mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.5mol/l、并用鹽酸調(diào)節(jié)ph為4的間苯二胺水溶液中，加入鋅粉，使鋅粉的質(zhì)量含量為1％，混勻；

(3)在常壓、溫度為50℃、相對(duì)濕度為90％條件下，將質(zhì)量濃度為2％的哌嗪水溶液均勻的涂覆于步驟(2)獲得的材料的表面，放置10分鐘，吹干；

(4)將質(zhì)量濃度為1％的均苯三甲酰氯環(huán)己烷溶液均勻的涂覆于步驟(3)獲得的材料的表面，放置300s；

(5)將步驟(4)獲得的材料在100℃烘箱中放置1min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為98.5％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為21.6％，通量140.5l/m²/h。

實(shí)施例3

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為40％的乙醇水溶液滌；

(2)將反應(yīng)溶液均勻的涂覆于步驟(1)獲得的聚砜超濾膜的表面，放置3小時(shí)，用體積濃度為40％的乙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.1mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.1mol/l、并用氫溴酸調(diào)節(jié)ph為1的對(duì)苯二胺水溶液中，加入銅粉，使銅粉的質(zhì)量含量為0.01％，混勻；

(3)在常壓、溫度為40℃、相對(duì)濕度為60％條件下，將質(zhì)量濃度為1％的哌嗪水溶液均勻的涂覆于步驟(2)獲得的材料的表面，放置5分鐘，用橡膠滾輪壓干；

(4)將質(zhì)量濃度為0.5％的均苯三甲酰氯溶液(其溶劑為體積體為1：1的正己烷和環(huán)己烷的混合溶劑)均勻的涂覆于步驟(3)獲得的材料的表面，放置150s；

(5)將步驟(4)獲得的材料在80℃烘箱中放置10min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為98.1％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為20.7％，通量143.7l/m²/h。

實(shí)施例4

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為30％的異丙醇水溶液洗滌；

(2)將步驟(1)獲得的聚砜超濾膜浸泡于反應(yīng)溶液中1小時(shí)，取出，用體積濃度為30％的異丙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.01mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.01mol/l、并用硫酸調(diào)節(jié)ph為0.1的間苯二胺水溶液中，加入鋅粉，使鋅粉的質(zhì)量含量為0.001％，混勻；

(3)在常壓、溫度為30℃、相對(duì)濕度為40％條件下，將步驟(2)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為0.5％的哌嗪水溶液中1分鐘，取出，吹干；

(4)將步驟(3)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為0.1％的均苯三甲酰氯正己烷溶液中10s，取出；

(5)將步驟(4)獲得的材料在50℃烘箱中放置20min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為98.5％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為19.6％，通量147.6l/m²/h。

實(shí)施例5

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為50％的異丙醇水溶液洗滌；

(2)將步驟(1)獲得的聚砜超濾膜浸泡于反應(yīng)溶液中5小時(shí)，取出，用體積濃度為50％的異丙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.5mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.5mol/l、并用鹽酸調(diào)節(jié)ph為4的對(duì)苯二胺水溶液中，加入鐵粉，使鐵粉的質(zhì)量含量為1％，混勻；

(3)在常壓、溫度為50℃、相對(duì)濕度為90％條件下，將步驟(2)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為2％的哌嗪水溶液中10分鐘，取出，吹干；

(4)將步驟(3)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為1％的均苯三甲酰氯正己烷溶液中300s，取出；

(5)將步驟(4)獲得的材料在100℃烘箱中放置1min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為98.3％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為21.9％，通量138.6l/m²/h。

實(shí)施例6

一種高通量納濾膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚砜超濾膜用體積濃度為40％的異丙醇水溶液洗滌；

(2)將步驟(1)獲得的聚砜超濾膜浸泡于反應(yīng)溶液中3小時(shí)，取出，用體積濃度為40％的異丙醇水溶液洗滌，得到氨基化聚砜超濾膜；

所述反應(yīng)溶液用下述方法制成：將0.1mol/l的亞硝酸鈉水溶液滴加到等體積的濃度為0.1mol/l、并用硝酸調(diào)節(jié)ph為1的間苯二胺水溶液中，加入次磷酸，使次磷酸的質(zhì)量含量為0.01％，混勻；

(3)在常壓、溫度為40℃、相對(duì)濕度為60％條件下，將步驟(2)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為1％的哌嗪水溶液中5分鐘，取出，用橡膠滾輪壓干；

(4)將步驟(3)獲得的材料浸泡于質(zhì)量濃度為0.5％的均苯三甲酰氯正己烷溶液中150s，取出；

(5)將步驟(4)獲得的材料在80℃烘箱中放置10min，得到高通量納濾膜。

對(duì)高通量納濾膜進(jìn)行分離性能測試，在25℃，操作壓力為1mpa，該膜對(duì)2000mg/l硫酸鎂溶液的截留率為98.4％，2000mg/l氯化鈉溶液的截留率為23.7％，通量155.7l/m²/h。

本發(fā)明脫除率(r)定義為：在一定條件下，進(jìn)料液濃度(cf)與滲透液中濃度差(cp)，再除以進(jìn)料液濃度r＝(cf-cp)/cf。

本發(fā)明制備的高通量納濾膜脫鹽性能的測試條件為鹽溶液濃度為2000mg/l，測試壓力為1mpa，系統(tǒng)控制溫度為25℃，錯(cuò)流運(yùn)行方式測試，原水流量控制在6-7lpm。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。