一種凹凸棒土/聚酰胺雜化納濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜的制備方法，屬于納濾膜的制備技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 納濾技術(shù)是分離精度介于反滲透和超濾之間的一種壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，納濾 膜的孔徑在0.5-2皿，其操作壓力通常為0.3-1.OMPa,截留分子量在200-1000范圍內(nèi)。與反 滲透相比，納濾膜在較低的操作壓力下具有較高的水通量，對二價離子和有機小分子具有 高的截留率。納濾作為一種新型的膜分離技術(shù)，W其綠色、高效、出水水質(zhì)好等特點被廣泛 應(yīng)用于苦咸水脫鹽、印染廢水處理、生化制劑和藥品提純等領(lǐng)域。但在實際應(yīng)用過程中，水 通量低和膜污染仍是限制納濾膜廣泛應(yīng)用的瓶頸。
[0003] 提高納濾膜水通量的主要手段有構(gòu)筑親水的膜表面和增加膜內(nèi)新的水通道，常用 的材料有兩性離子類物質(zhì)、無機納米材料等。提高膜抗污染性能的主要手段有提高膜表面 親水性構(gòu)筑污染抵御膜表面和降低表面能構(gòu)筑污染去除表面，常用的材料有聚氧乙締類聚 合物、兩性離子類物質(zhì)、無機納米材料、有機氣材料等。無機-有機雜化納濾膜因其能夠同時 提高膜表面的親水性和增加膜內(nèi)水通道的特點，可顯著地提升納濾膜的水通量和抗污染性 能。
[0004] 當(dāng)前常用的制備納濾膜方法有表面涂覆、表面接枝聚合、界面聚合法等。表面涂覆 法操作簡便，制備條件溫和，但該方法制備的納濾膜分離層較厚，造成水通量較低，限制了 應(yīng)用。表面接枝聚合法往往需要較為苛刻的反應(yīng)條件，如紫外光照射、等離子體激發(fā)等，因 而該方法不適于大規(guī)模的應(yīng)用。界面聚合法是目前世界上最常用、最有效的制備商用納濾 膜的方法。它是利用兩種活性很高的單體在兩個互不相溶的溶劑界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，從 而在支撐層上形成很薄的致密復(fù)合層，有利于提高膜的通量。由于兩相互不相溶，反應(yīng)僅在 界面處發(fā)生，聚合物鏈沿垂直于二維界面的方向生長，反應(yīng)可控性較好。
[0005] 影響界面聚合制備納濾膜的主要因素有單體結(jié)構(gòu)、單體濃度、單體在兩相的溶解 度差異、添加劑含量、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等。無機納米材料與水相單體共混應(yīng)用于界面聚 合過程，形成含無機有機雜化的納濾膜分離層。無機納米材料凹凸棒±是一種具鏈層狀結(jié) 構(gòu)的含水富儀侶娃酸鹽粘±礦物。其結(jié)構(gòu)屬2:1型粘±礦物，在每個2:1單位結(jié)構(gòu)層中，四面 體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道 橫斷面約3.7*6.3A°，通道中充填沸石水和結(jié)晶水。在雜化納濾膜中，凹凸棒±因其材料本 身的親水性提高了膜表面的親水性，同時因其一維的棒狀結(jié)構(gòu)為水分子提供了新的通道， 從而同時提高了納濾膜的通量和抗污染性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜，該制備方法過程簡單 易操作，所制備的納濾膜在超低操作壓力條件下有著較高的通量，對于染料和鹽離子有較 高的截留，且表現(xiàn)出了良好的抗污染特性。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜的制備 方法，包括W下步驟：
[0008] 步驟一、聚酸諷基膜的制備:將聚酸諷溶于N，N-二甲基甲酯胺，配制成聚酸諷質(zhì)量 濃度為15-18 %的鑄膜液，在60°C下攬拌4h，并在60°C下靜置脫泡4h，冷卻至室溫后將鑄膜 液倒在玻璃板上刮膜，放入25°C水浴中凝固成膜，將膜從玻璃板上取下后用去離子水浸泡 2地，得到聚酸諷基膜；
[0009] 步驟二、凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜的成膜:將適量的凹凸棒±加入質(zhì)量體積濃 度為2g/L的贓嗦溶液，超聲分散30min，使凹凸棒±均勻分散于贓嗦溶液中得到凹凸棒±分 散液;將步驟一制得的聚酸諷基膜置于上述凹凸棒±贓嗦溶液中，其中，凹凸棒±的質(zhì)量與 聚酸諷基膜單位表面積的比為0.035-0.245mg/cm 2，在0.05MPa下抽濾，從而在聚酸諷基膜 表面形成有一層均勻的凹凸棒±層;將該膜浸泡在質(zhì)量體積比為Ig/L的均苯S甲酯氯/正 庚燒溶液中反應(yīng)2min，所得的膜置于60°C的烘箱中熱處理lOmin，取出膜并用去離子水沖 洗，得到凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點在于:本方法W凹凸棒±為無機添加劑，通過界面聚合制備了凹凸 棒±/聚酷胺高通量抗污染納濾膜。凹凸棒±的親水性提高了膜的親水性，其一維納米結(jié)構(gòu) 為水分子提供了膜內(nèi)快速傳輸通道，提高了納濾膜的水通量和抗污染性能。相對于其他納 濾膜的制備方法，該方法簡便、可控。
【附圖說明】
[0011] 圖1為實施例1凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜分離性能與凹凸棒±添加濃度的關(guān) 系。
[0012] 圖2為實施例2凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜分離性能與界面聚合反應(yīng)時間的關(guān) 系。
[0013] 圖3為實施例3凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜分離性能與均苯=甲酯氯濃度的關(guān) 系。
[0014] 圖4為實施例4所制凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜對鹽的分離性能。
[0015] 圖5為實施例5所制凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜對海藻酸鋼的抗污染性能。
[0016] 圖6為對比例1所制聚酷胺納濾膜對鹽的分離性能。
[0017] 圖7為對比例2所制聚酷胺納濾膜對海藻酸鋼的抗污染性能。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實施例和附表對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體 實施例僅對本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用W限制本發(fā)明。
[0019] 實施例1、制備凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜，步驟如下：
[0020] 步驟一、聚酸諷基膜的制備:將聚酸諷溶于N，N-二甲基甲酯胺，配制成含聚酸諷質(zhì) 量濃度為16 %的鑄膜液，在60°C下攬拌4h，并在60°C下靜置脫泡4h，冷卻至室溫后將鑄膜液 倒在玻璃板上刮膜，再放入25°C水浴中凝固成膜，從玻璃板上取下后用去離子水浸泡2地， 得到聚酸諷超濾基膜。
[0021] 步驟二、凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜的成膜:將Img凹凸棒±加入至濃度為2g/L 的贓嗦溶液，超聲分散30min，使凹凸棒±均勻穩(wěn)定分散在贓嗦溶液中；將步驟一得到的聚 酸諷超濾基膜剪成直徑6cm的片狀膜，將其置于上述超聲分散了的凹凸棒±贓嗦溶液中，在 0.05MPa下抽濾，使聚酸諷超濾基膜表面均勻分布一層凹凸棒±，其中，凹凸棒±的質(zhì)量與 聚酸諷基膜單位表面積的比為〇.〇35mg/cm 2。將上述一系列聚酸諷超濾膜浸泡在Ig/L的均 苯S甲酯氯/正庚燒中，反應(yīng)2min后，所得的膜置于60°C的烘箱中熱處理lOmin，取出膜并用 去離子水沖洗，得到凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜。
[0022] 改變凹凸棒±的添加量，重復(fù)上述過程，如表1所示，得到一系列不同的凹凸棒±/ 聚酷胺雜化納濾膜。
[0023] 如圖1所示，隨著凹凸棒±添加量從Img升至7mg，即凹凸棒±的質(zhì)量與聚酸諷基膜 單位表面積的比從0. 〇35mg/cm2升至0.245mg/cm2，凹凸棒±/聚酷胺雜化納濾膜的純水通量 從23.8L/(m 2h)逐漸升至45.9L/(m2h)，隨后又下降至27.7L/(m2h)，通量在凹凸棒±添加量 為5mg，即凹凸棒±的質(zhì)量與聚酸諷基膜單位表面積的比為0.174mg/cm 2時達(dá)到最大值。澄 黃鋼截留率在92%至95%之間輕微波動，Na2S〇4截留率在89%至92%之間輕微波動。