一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，工艺简单、操作方便、低能耗、产品使用寿命长。通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量，从而赋予该纳滤膜优异的耐污性能；此外，将成膜在马弗炉中N2保护下高温烧制能够去除无机纳米材料的模板剂，并有效增强了无机物与有机物的结合。

权利要求

1.一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备铸膜液：将聚砜类、聚酰胺亚类或聚酯类膜基材的一种或多种溶于有机溶剂中，并添加无机添加剂及有机添加剂，混合均匀；

S2、采用相转化法，在步骤S1制备得到的铸膜液中加入无机纳米材料，并搅拌均匀，然后静置脱泡，得到混合铸膜液；所述步骤S2中，无机纳米材料为未经煅烧的MCM或SBA系列无机介孔硅材料；

S3、在25℃室温、40%湿度条件下，取步骤S2得到的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上，制成厚度为250 350μm的平膜，待溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，置于超纯水中保存；

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S4、将平膜放入马弗炉中烧制，得到耐污、高选择透过性共混纳滤膜；

所述步骤S1中，有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺及N-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种或多种；

所述步骤S1中，无机添加剂选自无水氯化锂、氯化钠及无水硫酸钠中的任意一种或多种；

所述步骤S1中，有机添加剂选自聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、乙醇及聚乙二醇中的任意一种或多种；

所述步骤S2中，静置脱泡时间为48 72h；

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所述步骤S3中，超纯水保存时间为24 48h。

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2.根据权利要求1所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，无机纳米材料的添加量为铸膜液质量的0.1% 2%。

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3.根据权利要求1-2任一项所述的一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，马弗炉烧制条件为：N2保护，烧制温度为110~125℃，烧制时间为2

6h。

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说明书

一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法；属于膜制备技术领域。

背景技术

[0002] 膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择渗透性能的差异，实现分离、提纯、浓缩及净化的新型分离技术。纳滤膜是介于反渗透膜与超滤膜之间的一种膜分离技术，它对二价、多价离子、相对分子质量在200以上和大的离子基团具有较高的脱除率。

[0003] 膜材料是膜分离技术的重要组成部分，现有技术中，有机膜由于柔韧性好、成膜性能好、品种多且适应多种需要，因而获得了较为广泛的应用，但其大多耐污能力较差，易结垢堵塞且选择性分离效果不明显，进而影响滤膜选择渗透效果及使用寿命，因此在有些领域受到限制，需要开发一种耐污性强、选择透过性高的纳滤膜，满足某些特殊场合的需要。

发明内容

[0004] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，应用于微污染水体或饮用水的有机物过滤工艺。

[0005] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

[0006] 一种耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

[0007] S1、制备铸膜液：将聚砜类、聚酰胺亚类或聚酯类的一种或多种溶于N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮中的任意一种或一种以上有机溶剂中，并添加无水氯化锂、氯化钠、无水硫酸钠中的任意一种或一种以上无机添加剂及聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、乙醇、聚乙二醇中的任意一种或一种以上有机添加剂，混合均匀；

[0008] S2、采用相转化法，在步骤S1制备得到的铸膜液中加入无机纳米材料，并搅拌均匀，然后静置脱泡，得到混合铸膜液；

[0009] S3、在25℃室温、40％湿度条件下，取步骤S2得到的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上，制成厚度为250～350μm的平膜，待溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，置于超纯水中保存；

[0010] S4、将平膜放入马弗炉中烧制，得到耐污、高选择透过性共混纳滤膜。

[0011] 优选地，前述步骤S2中，无机纳米材料为未经煅烧的MCM或SBA系列无机介孔硅材料。

[0012] 更优选地，前述步骤S2中，无机纳米材料的添加量为铸膜液质量的0.1％～2％。

[0013] 再优选地，前述步骤S2中，静置脱泡时间为48～72h。

[0014] 进一步优选地，前述步骤S3中，超纯水保存时间为24～48h。

[0015] 更进一步地，前述步骤S4中，马弗炉烧制条件为：N2保护，烧制温度为110～125℃，烧制时间为2～6h。

[0016] 本发明的有益之处在于：本发明的耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法工艺简单、操作方便、低能耗、产品使用寿命长。通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量，从而赋予该纳滤膜优异的耐污性能；此外，将成膜在马弗炉中N2保护下高温烧制能够去除无机纳米材料的模板剂，并有效增强了无机物与有机物的结合。

具体实施方式

[0017] 以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。

[0018] 实施例1

[0019] 采用相转化法，在聚砜类铸膜液中加入其质量0.5％的未经煅烧的SBA－15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为350μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下115℃烧制2h，即得本实施例的纳滤膜。

[0020] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为71.80％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为18.33％。

[0021] 实施例2

[0022] 采用相转化法，在聚砜类铸膜液中加入其质量1％的未经煅烧的SBA－15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存48h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120℃烧制4h，即得本实施例的纳滤膜。

[0023] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为82.80％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为13.21％。

[0024] 实施例3

[0025] 采用相转化法，在聚酰胺类铸膜液中加入其质量1％的未经煅烧的SBA－15无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡72h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存48h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120℃烧制2h，即得本实施例的纳滤膜。

[0026] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为89.74％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为12.70％。

[0027] 实施例4

[0028] 采用相转化法，在聚酰胺类铸膜液中加入其质量0.5％的未经煅烧的MCM－41无机二氧化硅材料并搅拌均匀，静置脱泡48h，得到混合铸膜液；然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为300μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下125℃烧制4h，即得本实施例的纳滤膜。

[0029] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本实施例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为81.64％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为15.97％。

[0030] 对比例1

[0031] 采用相转化法，将制得的聚酰胺类铸膜液静置脱泡72h，然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120℃烧制4h，即得本对比例的纳滤膜。

[0032] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本对比例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为71.65％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为41.36％。

[0033] 对比例2

[0034] 采用相转化法，将制得的聚砜类铸膜液静置脱泡72h，然后在一定的温度和湿度条件下，取一定量的混合铸膜液倒在光洁的玻璃板上用刮刀刮制成厚度为250μm的平膜，经过一段时间的溶剂蒸发后，浸入凝胶浴中固化成型，最后放入超纯水中保存24h；再将平膜放入马弗炉中在N2保护下120℃烧制4h，即得本对比例的纳滤膜。

[0035] 性能检测：在0.3MPa的压力下，本对比例的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率为67.10％，对1g/L的牛血清蛋白白溶液进行过滤，水通量损失率为34.02％。

[0036] 由上可见，本发明的耐污、高选择透过性共混纳滤膜的制备方法工艺简单，通过在铸膜液中掺入无机纳米材料，减少了纳滤膜对有机物的吸附，并且由于掺入的无机纳米材料是亲水性的，增强了成膜的亲水性能，增大了水通量。将是实力与对比例相比可知，本发明的方法制得的纳滤膜对500ppm的Na2SO4溶液截留率明显增强，水通量损失率也明显降低。

[0037] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。