[发明专利]一种聚电解质自组装复合纳滤膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种聚电解质自组装复合纳滤膜的制备方法，具体涉及一种动态与静态交替自组装聚电解质制备复合纳滤膜的工艺方法，属于分离膜的制备技术领域。

背景技术：

纳滤膜具有独特的荷电特性和分离二价离子的性能，在海水淡化和水的回收利用方面具有广泛的应用前景。目前，商品纳滤膜多采用界面聚合法制备。层层自组装制备方法是制备组装均匀、超薄多层膜的一种非常重要的方法，由德国Mainz大学的Dexher于1991年首先提出，其原理是在基膜上交替沉积带相反电荷的聚电解质，该方法具有简便性和易控性，可以在分子水平上控制薄膜的结构和厚度。所制得的自组装膜总厚度约数十纳米，比界面聚合膜的厚度小得多，通量较高，已成为一种重要的超薄膜制备技术。层层自组装技术已用于纳滤膜制备，制备方法主要有静态法和动态法两种；静态自组装的基本原理是将基膜的一面交替浸没于静止的带相反电荷的聚电解质溶液，成膜驱动力只为静电相互作用力；动态法是在一定压力下，以过滤的方式将带相反电荷的聚电解质溶液交替沉积在基膜表面上，其作用力即有静电相互作用力，又有压力。静态自组装的优点是可以实现单分子层的层层自组装，但所制备的膜荷电密度相对较低，且需要的层数一般较多。如Tieke等的研究所制的膜达到60个双层之多，难以实现工业化。近来Bruening研究组用静态自组装技术所制出的膜用的双层数较少，一般为4～5个双层，比较具有实用价值。

中国专利申请号200610012175.X公开了一种“一种用于聚电解复合物渗透汽化膜的组装方法”，采用动态自组装技术进行渗透汽化膜的制备，这种方法制备的膜的优点是均匀性较静态自组装好，形成的分离层更致密，膜荷电密度相对较高，在复合数层后即可制得较高分离因子的渗透汽化膜，缩短了制膜时间。但在动态自组装方法中，两种聚电解质分别以较大的压力过滤的方式沉积到膜表面上，易形成“凝胶”层，即膜表面处的自组装易形成多层，从而使膜的通量较低，且一般采用死端过滤的方式，聚离子在膜表面处的浓差极化程度较严重，加速了凝胶层的形成。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，充分利用静态自组装和动态自组装的优点，寻求设计提出一种将静态自组装和动态自组装相结合制备聚电解质纳滤膜的技术方法。

为了实现上述目的，本发明方法包括如下步骤：

(1)以去离子水配制0.4～0.8摩尔浓度的NaCl或KCl或CaCl₂等的无机盐溶液，并由此无机盐溶液分别配制聚阳离子和聚阴离子的制膜液；

(2)通过切向流动电位测试技术测定基膜表面的荷电性能，如基膜表面荷负电则首层组装聚阳离子，反之则首层组装聚阴离子；

(3)在0.02～0.4MPa压力条件下，将聚阴离子或聚阳离子溶液切向流过基膜表面并动态过滤3～30分钟，形成聚离子薄层膜；

(4)用去离子水冲洗掉膜表面的多余溶液；

(5)将膜的聚离子薄层一面在带相反电荷的聚电解质溶液中浸泡3～30分钟，使聚阴离子或聚阳离子发生反应，形成聚电解质复合膜；

(6)用去离子水冲洗掉复合膜表面的多余溶液；

(7)重复(3)～(6)的步骤2～10次，使带相反电荷的聚电解质在基膜表面交替沉积组装，最终形成聚电解质自组装2～10个双层复合纳滤膜。

(8)根据需要，可重复(3)～(4)的步骤一次，使聚电解质膜的最外层为合适的聚离子。

本发明对制备的纳滤膜进行性能测试：分别用浓度为2000mg/L的硫酸钠(Na₂SO₄)水溶液和浓度为2000mg/L的氯化钠(NaCl)水溶液，操作压力为1.0MPa，温度为25℃的条件下测试分离性能，脱盐率(R)和水通量(J)分别按下式计算：

R=(1-CpCf)×100%]]>