一种高通量复合纳滤膜及其制备方法转让专利

申请号 : CN202110069536.9

文献号 : CN112827370B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 孔新单连杰陈良

申请人 : 恩泰环保科技(常州)有限公司

摘要 :

本发明公开了一种高通量复合纳滤膜及其制备方法。所述纳滤膜包括聚砜支撑层、聚酰胺脱盐层和在聚砜支撑层和聚酰胺脱盐层之间的大豆蛋白胶黏层;大豆蛋白胶黏层由大豆蛋白液固化形成;大豆蛋白液包括如下组分:大豆蛋白粉1.0‑40.0wt%、碱性物质0.01‑5.0wt%、表面活性剂0.01‑3.0wt%、余量水。制备:(1)制备聚砜支撑层;(2)按上述组分配制大豆蛋白液,然后升温;(3)将大豆蛋白液涂在聚砜支撑层上,静置,干燥,得到大豆蛋白胶黏层;(4)将哌嗪和吸酸剂加入水中搅拌,得到水相液;(5)将均苯三甲酰氯加入有机溶剂中搅拌,得到油相液;(6)将含有大豆蛋白胶黏层的聚砜支撑层先置于水相液中浸泡,然后再置于油相液中界面聚合,干燥,水洗,得到高通量复合纳滤膜。

权利要求 :

1.一种高通量复合纳滤膜,其特征在于,所述纳滤膜包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层;所述的大豆蛋白胶黏层在所述聚砜支撑层和所述聚酰胺脱盐层之间;所述的大豆蛋白胶黏层由大豆蛋白粉配制的大豆蛋白液经干燥固化形成;且所述的大豆蛋白液包括如下重量分数的组分:大豆蛋白粉1.0‑40.0wt%、碱性物质0.01‑5.0wt%、表面活性剂0.01‑3.0wt%、余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种高通量复合纳滤膜,其特征在于,所述大豆蛋白液包括如下重量分数的组分:大豆蛋白粉5.0‑20.0wt%、碱性物质0.02‑1.0wt%、表面活性剂0.1‑

1.0wt%、余量为水。

3.根据权利要求1所述的一种高通量复合纳滤膜,其特征在于,所述的碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种;所述的表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:

(1)制备聚砜支撑层:将聚砜溶解并搅拌,静置,得到聚砜溶液;将所述聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料上,然后水浴进行相分离,固化形成聚砜支撑层;

(2)配制大豆蛋白液:将所述大豆蛋白粉、所述碱性物质和所述表面活性剂加入水中并搅拌,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温,升温后保温待用;

(3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置,除去多余液体,干燥,干燥后在所述聚砜支撑层上固化得到大豆蛋白胶黏层;

(4)配制水相液:将哌嗪和吸酸剂加入水中搅拌,得到水相液;

(5)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到有机溶剂中并搅拌,得到油相液;且所述的有机溶剂选自正己烷、环己烷、乙基环己烷、正庚烷、异构烷烃溶剂中的至少一种;

(6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应,最后去除表面液体,干燥,水洗,得到高通量复合纳滤膜。

5.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入聚合物溶剂中溶解并机械搅拌1‑3小时,然后静置8‑12小时,得到聚砜溶液;将所述聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料上,然后在20‑30℃水浴中进行相分离

15‑25秒,固化形成聚砜支撑层;且所述的聚合物溶剂为N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺中的任一种;所述的聚砜占所述砜溶液的10‑20wt%;所述的支撑材料为无纺布。

6.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(2)配制大豆蛋白液:将所述大豆蛋白粉、所述碱性物质和所述表面活性剂加入水中并在室温下搅拌均匀,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温至50‑70℃,升温完成后保温1‑4小时,待用。

7.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置20‑60秒,除去表面多余液体,然后在40‑60℃下干燥2‑10分钟,干燥后即可在所述聚砜支撑层上固化得到大豆蛋白胶黏层。

8.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(4)配制水相液:将哌嗪和吸酸剂加入水中搅拌均匀,得到水相液;其中所述哌嗪占所述水相液

0.2‑4.0wt%;所述吸酸剂占所述水相液1.0‑3.0wt%;且所述的吸酸剂选自磷酸三钠、氢氧化钠、碳酸钠、三乙胺中至少一种。

9.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.05‑0.5wt%。

10.根据权利要求4所述的一种高通量复合纳滤膜的制备方法,其特征在于,步骤(6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡1‑

3分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应40‑60秒,最后去除表面液体,在60‑110℃下干燥2‑10分钟,水洗,得到高通量复合纳滤膜。

说明书 :

一种高通量复合纳滤膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水处理膜技术领域,具体涉及一种高通量复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动膜分离过程,纳滤技术的核心是纳滤膜,通常由界面聚合技术制备,即通过互不相溶的水相和油相在界面处接触,完成两相中
单体的交联反应,形成的致密脱盐层附着于多孔支撑层之上。在膜技术应用早期,纳滤常被
视作疏松的反渗透膜,其与反渗透技术相比,具有相似的制备过程,但水通量更高、对盐离
子的截留率更低,具有操作压力低、能耗少的优势,同时对200‑1000分子量以内的大分子与
小分子、一价盐与二价盐的具有选择性筛分能力。
[0003] 目前在商品化复合纳滤膜制备中最常用的两种水相单体分别是间苯二胺(MPD)和哌嗪(PIP)。研究表明,MPD和PIP由于分子结构的不同造成与多元酰氯反应制备的相应纳滤
膜分离性能之间存在显著差异。MPD通常作为反渗透膜制备过程中的水相反应单体,基于
MPD单体制备的纳滤膜整体脱盐率较高,通常被称为脱盐纳滤膜,而利用PIP与均苯三甲酰
氯(TMC)反应制备的纳滤膜具有较高的选择性筛分能力,通常被称为分盐纳滤膜。
[0004] 随着商品化反渗透膜水通量的提升,尤其是近两年高通量家用反渗透膜的日渐普及,基于PIP单体制备的分盐纳滤膜在水通量方面的优势开始消失,需要开发更高通量的分
盐纳滤膜以适应市场的发展。为提高分盐纳滤膜的水通量,可以降低两相中的反应单体浓
度,以降低形成的脱盐层交联度和厚度,但脱盐层交联度和厚度的降低会减弱其与多孔支
撑层之间的结合强度,影响纳滤膜的使用寿命。此外,在水相中添加大分子物质及二/三维
纳米复合材料,也是制备高通量复合纳滤膜的常用方法。中国专利CN 108176241A将大分子
三维结构的水通道蛋白囊泡添加到水相溶液中,通过界面聚合反应将其嵌入到聚酰胺层内
部,大幅提高了纳滤膜的水通量。中国专利CN 105617888A采用同样的方法,通过将氧化石
墨烯添加到水相中从而将其嵌入聚酰胺层中,以此提高膜的水通量。在水相中添加诸如水
通道蛋白囊泡和氧化石墨烯等同样会降低脱盐层的交联度,在使用过程中容易从聚酰胺层
中脱落,造成膜截留性能的显著下降。因此,如何在提高纳滤膜水通量的同时,确保超薄脱
盐层与聚砜支撑层之间的牢固结合,不造成膜的稳定性能下降,已成为制备高通量复合纳
滤膜急需解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种高通量复合纳滤膜,本发明的纳滤膜与商品化纳滤膜相比,具有显著的水通量优势和性能稳定性;本发明的另一目的在于提供一种高通量复合
纳滤膜的制备方法,该方法工艺简单、安全环保,所用的材料成本低,具有较好的商业应用
前景。
[0006] 本发明是通过如下技术方案实现的:
[0007] 一种高通量复合纳滤膜,其特征在于,所述纳滤膜包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层;所述的大豆蛋白胶黏层在所述聚砜支撑层和所述聚酰胺脱盐层之间;
所述的大豆蛋白胶黏层由大豆蛋白粉配制的大豆蛋白液经干燥固化形成;且所述的大豆蛋
白液包括如下重量分数的组分:大豆蛋白粉1.0‑40.0wt%、碱性物质0.01‑5.0wt%、表面活
性剂0.01‑3.0wt%、余量为水。具体的,本发明引入的大豆蛋白胶黏层不仅可以增强聚酰胺
脱盐层与聚砜支撑层之间的结合强度,同时还能够显著提高纳滤膜的水通量,获得较高的
透水性能。本发明制备的纳滤膜在标准测试条件下对2000ppm硫酸镁截留率大于97%,水通
量大于45GFD,且具有长期使用稳定性。
[0008] 进一步地,所述大豆蛋白液包括如下重量分数的组分:大豆蛋白粉5.0‑20.0wt%、碱性物质0.02‑1.0wt%、表面活性剂0.1‑1.0wt%、余量为水。
[0009] 进一步地,所述的碱性物质选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种;所述的表面活性剂选自十二烷基磺酸钠(SDS)、十二烷基硫酸钠
和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的至少一种。
[0010] 一种高通量复合纳滤膜的制备方法,包括如下步骤:
[0011] (1)制备聚砜支撑层:将聚砜溶解并搅拌,静置,得到聚砜溶液;将所述聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料上,然后水浴进行相分离,固化形成聚砜支撑层;
[0012] (2)配制大豆蛋白液:将所述大豆蛋白粉、所述碱性物质和所述表面活性剂加入水中并搅拌,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温,升温后保温待用;
[0013] (3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置,除去多余液体,干燥,干燥后即可在所述聚砜支撑层上固化得到大豆蛋白胶黏层;
[0014] (4)配制水相液:将哌嗪和吸酸剂加入水中搅拌,得到水相液;
[0015] (5)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到有机溶剂中并搅拌,得到油相液;且所述的有机溶剂选自正己烷、环己烷、乙基环己烷、正庚烷、异构烷烃溶剂中的至少一种;
[0016] (6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应,最后去除表面液体,干燥,水
洗,得到高通量复合纳滤膜。
[0017] 进一步地,步骤(1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入聚合物溶剂中溶解并机械搅拌1‑3小时,然后静置8‑12小时,得到聚砜溶液;将所述聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料上,然后在
20‑30℃水浴中进行相分离15‑25秒,固化形成聚砜支撑层;且所述的聚合物溶剂为N,N‑二
甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺中的任一种;所述的聚砜占所述砜溶液的10‑20wt%;所述
的支撑材料为无纺布。
[0018] 进一步地,步骤(2)配制大豆蛋白液:将所述大豆蛋白粉、所述碱性物质和所述表面活性剂加入水中并在室温下搅拌均匀,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温至
50‑70℃,升温完成后保温1‑4小时,待用。
[0019] 进一步地,步骤(3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置20‑60秒,除去表面多余液体,然后在40‑60℃下干燥2‑10分钟,干燥
后即可在所述聚砜支撑层上固化得到大豆蛋白胶黏层。
[0020] 进一步地,步骤(4)配制水相液:将哌嗪和吸酸剂加入水中搅拌均匀,得到水相液;其中所述哌嗪占所述水相液0.2‑4.0wt%;所述吸酸剂占所述水相液1.0‑3.0wt%;且所述
的吸酸剂选自磷酸三钠、氢氧化钠、碳酸钠、三乙胺中至少一种。
[0021] 进一步地,步骤(5)中所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.05‑0.5wt%。
[0022] 进一步地,步骤(6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡1‑3分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应40‑60
秒,最后去除表面液体,在60‑110℃下干燥2‑10分钟,水洗,得到高通量复合纳滤膜。一般来
讲,利用界面聚合法制备纳滤膜的关键在于多孔支撑层的选取以及反应单体在两相中分配
系数和扩散速度的控制,相对于MPD单体来说,PIP单体在疏水聚砜支撑层表面的分散性较
差,通常需要进行聚砜支撑层改性或在水相溶液中添加亲水成分。本发明通过在疏水的聚
砜支撑层和聚酰胺脱盐层之间,引入一个大豆蛋白胶黏层作为多孔中间层,不仅可以增强
聚酰胺脱盐层与聚砜支撑层之间的结合强度,还可以获得很高的透水性能。大豆蛋白是含
有18种氨基酸的复杂大分子,具有特定的初级结构和高次空间结构,大豆蛋白通过碱降解
改性,改变其内部分子结构,使氨基酸残基和多肽链发生变化,氢键受到破坏,从而把蛋白
分子中和分子间的化学键松解,发挥其胶黏性。大豆蛋白经过碱降解改性后,大豆蛋白分子
的团聚结构变得松散,能够使隐藏在大豆球形蛋白内部的极性基团和非极性基团暴露出
来,一方面,具有黏性的大豆蛋白均匀分散在疏水的聚砜支撑层表面,干燥后形成的多孔中
间层与聚砜支撑层牢固结合。另一方面,该中间层含有的极性基团(如羟基、羧基和氨基等)
有助于改善PIP单体在支撑层表面的分散性,也会参与到多元胺/多元酰氯形成脱盐层的过
程中,与部分酰氯基团发生脱水缩合反应,使超薄聚哌嗪酰胺脱盐层与中间层牢固结合,同
时,这些极性基团也影响了PIP单体在两相界面处的分配系数和扩散速度,降低了形成的脱
盐层交联度和厚度,从而显著提高纳滤膜的水通量。
[0023] 本发明的有益效果:
[0024] 本发明制备的高通量复合纳滤膜包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层,本发明的纳滤膜与商品化纳滤膜相比,具有显著的水通量优势和性能稳定性;本发明的
纳滤膜通过在聚砜支撑层和聚酰胺脱盐层之间引入大豆蛋白胶黏层不仅可以增强聚酰胺
脱盐层与聚砜支撑层之间的结合力,确保了纳滤膜的长期使用性能稳定性,同时能够显著
提高纳滤膜的水通量,制得的纳滤膜在标准测试条件下对2000ppm硫酸镁截留率大于97%,
水通量大于45GFD,比目前同类型商品化纳滤膜NF270的水通量高出50%。此外,本发明提供
的高通量复合纳滤膜的制备方法工艺简单、安全环保,使用的改性材料成本低廉,极具商业
应用价值,且本发明中所用的大豆蛋白粉具有原材料充足、价格低廉、黏度较低易于加工处
理等优势。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施例1制备的高通量复合纳滤膜的SEM图;
[0026] 图2为本发明对比例1制备的纳滤膜的SEM图。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。以
下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或
使用的任何限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前
提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0028] 实施例1
[0029] 一种高通量复合纳滤膜,包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层;所述的大豆蛋白胶黏层在所述聚砜支撑层和所述聚酰胺脱盐层之间;所述的大豆蛋白胶黏层由
大豆蛋白粉配制的大豆蛋白液经干燥固化形成;且所述的大豆蛋白液包括如下重量分数的
组分:大豆蛋白粉10.0wt%、氢氧化钠0.04wt%、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.06wt%、水
89.9wt%。
[0030] 上述高通量复合纳滤膜的制备方法包括如下步骤:
[0031] (1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入到N,N‑二甲基甲酰胺中溶解并机械搅拌2小时,静置脱气8小时,即得到聚砜溶液;然后将聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料(无纺布)上,然后
在25℃水浴进行相分离20秒,固化形成聚砜支撑层;且聚砜占所述聚砜溶液15wt%;
[0032] (2)配制大豆蛋白液:按上述重量分数将大豆蛋白粉、氢氧化钠和十二烷基苯磺酸钠加入到水中并搅拌均匀,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温至60℃,升温后保
温2小时,待用;
[0033] (3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置30秒,除去表面多余液体,然后在50℃下干燥3分钟,干燥后即可在聚砜支撑层上固
化得到大豆蛋白胶黏层;
[0034] (4)配制水相液:将哌嗪和磷酸三钠加入水中搅拌均匀,得到水相液;且所述哌嗪占所述水相液0.6wt%,所述磷酸三钠占所述水相液2.0wt%;
[0035] (5)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到乙基环己烷中并搅拌均匀,得到油相液;且所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.15wt%;
[0036] (6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡2分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应50秒,然后去除表面液
体,置于80℃烘箱中干燥5分钟,最后取出膜片经水洗,得到高通量复合纳滤膜。
[0037] 实施例2
[0038] 一种高通量复合纳滤膜,包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层;所述的大豆蛋白胶黏层在所述聚砜支撑层和所述聚酰胺脱盐层之间;所述的大豆蛋白胶黏层由
大豆蛋白粉配制的大豆蛋白液经干燥固化形成;且所述的大豆蛋白液包括如下重量分数的
组分:大豆蛋白粉5.0wt%、碳酸氢钠0.04wt%、十二烷基磺酸钠(SDS)0.06wt%、水
94.9wt%。
[0039] 上述高通量复合纳滤膜的制备方法包括如下步骤:
[0040] (1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入到N,N‑二甲基乙酰胺中溶解并机械搅拌1小时,静置脱气10小时,即得到聚砜溶液;然后将聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料(无纺布)上,然后
在20℃水浴进行相分离15秒,固化形成聚砜支撑层;且聚砜占所述聚砜溶液10wt%;
[0041] (2)配制大豆蛋白液:按上述重量分数将大豆蛋白粉、碳酸氢钠和十二烷基磺酸钠加入到水中并搅拌均匀,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温至50℃,升温后保温
2小时,待用;
[0042] (3)制备大豆蛋白胶黏层:将所述的大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置20秒,除去表面多余液体,然后在40℃下干燥5分钟,干燥后即可在聚砜支撑层上固
化得到大豆蛋白胶黏层;
[0043] (4)配制水相液:将哌嗪和三乙胺加入水中搅拌均匀,得到水相液;且所述哌嗪占所述水相液0.6wt%,所述三乙胺占所述水相液2.0wt%;
[0044] (5)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到正己烷中并搅拌均匀,得到油相液;且所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.15wt%;
[0045] (6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡1分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应60秒,然后去除表面液
体,置于60℃烘箱中干燥10分钟,最后取出膜片经水洗,得到高通量复合纳滤膜。
[0046] 实施例3
[0047] 一种高通量复合纳滤膜,包括聚砜支撑层、大豆蛋白胶黏层和聚酰胺脱盐层;所述的大豆蛋白胶黏层在所述聚砜支撑层和所述聚酰胺脱盐层之间;所述的大豆蛋白胶黏层由
大豆蛋白粉配制的大豆蛋白液经干燥固化形成;且所述的大豆蛋白液包括如下重量分数的
组分:大豆蛋白粉40.0wt%、氢氧化镁0.04wt%、十二烷基硫酸钠0.06wt%、水59.9wt%。
[0048] 上述高通量复合纳滤膜的制备方法包括如下步骤:
[0049] (1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入到N,N‑二甲基甲酰胺中溶解并机械搅拌3小时,静置脱气12小时,即得到聚砜溶液;然后将聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料(无纺布)上,然后
在30℃水浴进行相分离25秒,固化形成聚砜支撑层;且聚砜占所述聚砜溶液20wt%;
[0050] (2)配制大豆蛋白液:按上述重量分数将大豆蛋白粉、氢氧化镁和十二烷基硫酸钠加入到水中并搅拌均匀,得到大豆蛋白液;然后将所述大豆蛋白液升温至70℃,升温后保温
2小时,待用;
[0051] (3)制备大豆蛋白胶黏层:将上述大豆蛋白液均匀涂覆于所述聚砜支撑层上,然后静置60秒,除去表面多余液体,然后在60℃下干燥10分钟,干燥后即可在聚砜支撑层上固化
得到大豆蛋白胶黏层;
[0052] (4)配制水相液:将哌嗪和氢氧化钠加入水中搅拌均匀,得到水相液;且所述哌嗪占所述水相液0.6wt%,所述氢氧化钠占所述水相液2.0wt%;
[0053] (5)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到异构烷烃溶剂中并搅拌均匀,得到油相液;且所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.15wt%;
[0054] (6)制备聚酰胺脱盐层:将含有所述大豆蛋白胶黏层的所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡3分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应40秒,然后去除表面液
体,置于110℃烘箱中干燥3分钟,最后取出膜片经水洗,得到高通量复合纳滤膜。
[0055] 实施例4
[0056] 实施例4与实施例1的区别在于,实施例4的大豆蛋白液中氢氧化钠占0.01wt%,其余均与实施例1相同。
[0057] 实施例5
[0058] 实施例5与实施例1的区别在于,实施例5的大豆蛋白液中十二烷基苯磺酸钠(SDBS)占0.01wt%,其余均与实施例1相同。
[0059] 实施例6
[0060] 实施例6与实施例1的区别在于,实施例6的大豆蛋白液升温后保温1小时,其余均与实施例1相同。
[0061] 实施例7
[0062] 实施例7与实施例1的区别在于,实施例7的水相液中哌嗪占0.2wt%,其余均与实施例1相同。
[0063] 实施例8
[0064] 实施例8与实施例1的区别在于,实施例8的水相液中哌嗪占2.0wt%,其余均与实施例1相同。
[0065] 实施例9
[0066] 实施例9与实施例1的区别在于,实施例9的水相液中磷酸三钠占1.0wt%,其余均与实施例1相同。
[0067] 实施例10
[0068] 实施例10与实施例1的区别在于,实施例10的油相液中均苯三甲酰氯占0.05wt%,其余均与实施例1相同。
[0069] 对比例1
[0070] 一种纳滤膜的制备方法,包括如下步骤:
[0071] (1)制备聚砜支撑层:将聚砜加入到N,N‑二甲基甲酰胺中溶解并机械搅拌2小时,静置脱气8小时,即得到聚砜溶液;然后将聚砜溶液均匀涂覆于支撑材料(无纺布)上,然后
在25℃水浴进行相分离20秒,固化形成聚砜支撑层;且聚砜占所述聚砜溶液15wt%;
[0072] (2)配制水相液:将哌嗪和磷酸三钠加入水中搅拌均匀,得到水相液;且所述哌嗪占所述水相液0.6wt%,所述磷酸三钠占所述水相液2.0wt%;
[0073] (3)配制油相液:将均苯三甲酰氯加入到乙基环己烷中并搅拌均匀,得到油相液;且所述均苯三甲酰氯占所述油相液0.15wt%;
[0074] (4)制备聚酰胺脱盐层:将所述聚砜支撑层置于所述水相液中浸泡2分钟,然后再置于所述油相液中进行界面聚合反应50秒,然后去除表面液体,置于80℃烘箱中干燥5分
钟,最后取出膜片经水洗,即得到纳滤膜。
[0075] 对比例1与实施例1的区别在于,对比例1中没有引入本发明的大豆蛋白胶黏层,其余均与实施例1相同。
[0076] 对比例2
[0077] 对比例2与对比例1的区别在于,对比例2的水相液中哌嗪占2.0wt%、磷酸三钠占1.0wt%,其余均匀对比例1相同。
[0078] 对比例3
[0079] 对比例3与对比例1的区别在于,对比例3的水相液中哌嗪占2.0wt%,其余均匀对比例1相同。
[0080] 对比例4
[0081] 对比例4与对比例1的区别在于,对比例4的油相液中均苯三甲酰氯占0.05wt%,其余均匀对比例1相同。
[0082] 上述实施例1‑10及对比例1‑4的中各组分添加量如表1所示:
[0083] 表1为实施例1‑10及对比例1‑4中各组分的质量百分比
[0084]
[0085] 测试例1
[0086] 对上述实施例1‑10以及对比例1‑4制备的纳滤膜进行性能测试,测试结果如表2所示;本发明高通量复合纳滤膜采用的性能评价方法:
[0087] 对制备的纳滤膜分离性能进行评价主要通过两个特征参数来表征,即膜的水通量和脱盐率。
[0088] 水通量(LMH)定义为:在一定操作压力条件下,单位时间内透过有效膜面积的水的体积。
[0089] 脱盐率计算公式:R=(1‑Cp/Cf)×100%,式中R代表截留率,Cf和Cp分别为透过液和进料液中盐的浓度(ppm)。
[0090] 膜片分离性能的测试条件为:进料液为2000ppm的硫酸镁水溶液,料液温度为25℃,操作压力为70psi(0.48MPa)。
[0091] 通过对膜片反压,测试反压前后膜的水通量和脱盐率的变化率,间接评价纳滤膜脱盐层与聚砜支撑层之间的结合强度,具体步骤如下:
[0092] (1)取制备好的纳滤膜片,按照正常测试方法,测试其脱盐率R0和水通量J0;
[0093] (2)将膜片从膜池中取出,反向安装,在1.0MPa压力下,对纳滤膜进行反压至少半小时;
[0094] (3)再将膜片从膜池中取出,按照步骤(1)中的方法,测试其脱盐率R1和水通量J1;
[0095] (4)分别计算纳滤膜反压前后脱盐率和水通量的差值ΔR和ΔJ,计算公式表示如下:ΔR=R1‑R0;ΔJ=(J1‑J0)/J0。
[0096] 表2为上述实施例1‑10以及对比例1‑4制备的纳滤膜性能测试结果
[0097]
[0098] 由表2的测试结果可以看出,与对比例1‑4制备的纳滤膜相比,实施例1‑10制备的含有大豆蛋白胶黏层的复合纳滤膜整体上水通量提升了50%左右,但脱盐率并没有出现明
显的降低,值得注意的是,实施例1‑10制备的纳滤膜经反压后脱盐率下降程度较小,表明了
大豆蛋白胶黏层的引入能够显著提高纳滤膜的耐反压能力。
[0099] 测试例2
[0100] 分别取上述实施例1和对比例1制备的纳滤膜并通过进行扫描电镜进行观察,且实施例1制备的纳滤膜的扫描电镜图如图1所示,对比例1制备的纳滤膜的扫描电镜图如图2所
示,从图中可以看出制备的纳滤膜表面均匀覆盖了一层对膜分离性能起到决定性作用的聚
酰胺脱盐层;由图1和图2的对比可以看出大豆蛋白胶黏层的引入对聚酰胺脱盐层表面形貌
有一定的影响。
[0101] 上述实施例以及测试例中用到的原料的来源如表3所示:
[0102] 表3为实施例以及测试例中所用材料的来源表
[0103]原料名称 参数指标 生产厂家
哌嗪 纯度≥99% 阿拉丁试剂
磷酸三钠 纯度≥98% 西陇试剂
均苯三甲酰氯 纯度≥99% 三力本诺
大豆蛋白粉 粗蛋白≥50% 哈高科大豆食品
氢氧化钠 纯度≥99% 北京伊诺凯
十二烷基苯磺酸钠 纯度≥96% 北京伊诺凯
硫酸镁 纯度≥98% 北京伊诺凯
[0104] 上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。