[发明专利]一种含凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳滤膜领域，更进一步说，涉及一种含凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法。

背景技术

膜分离作为一种新型的分离技术，与传统的蒸馏、精馏等分离技术相比，具有低能耗、高分离效率、环保等优点。纳滤膜分离技术是一种介于反渗透和超滤之间的一种新型的压力驱动的膜分离技术。其对二价或多价离子，分子量大于200的有机分子的截留率一般大于90%，可实现对不同物质的选择性分离。因此，纳滤膜凭借着其独特的分离特点，现已广泛的应用于水的软化、溶液脱色、染料除盐浓缩和生化物质纯化浓缩，产生了一定的经济效益和社会效益。其中，复合纳滤膜因其可将膜的截留率、水通量、稳定性等性能优化而成为当前发展最快、应用最多的膜品种，目前市场上超过90%的纳滤膜是复合纳滤膜。

复合纳滤膜是指在多孔的支撑底膜上复合一层很薄的、致密的、有特种分离功能的不同材料。与一体化的纳滤膜相比，复合纳滤膜的表面致密层厚度更薄，从而使膜同时具有高的溶质分离率和水的透过速率，以及可优化的物理化学结构，可满足各种不同的选择性分离需求。当前应用的复合纳滤膜主要采取界面聚合的方式来制备的，通常的工艺过程在美国专利US4277344中有详细的介绍。首先将聚砜涂敷在聚酯无纺布上而形成的微孔底膜，浸入到二胺或多胺水溶液中，然后通过风淋、辊压等方法去除膜表明多余胺溶液，再浸入到多元酰氯的有机非极性溶液中与酰氯发生界面聚合反应，从而在表面形成致密的具有分离功能的聚酰胺超薄活性层，成膜后，充分洗涤及适当的热固化处理可增加膜性能。在实际应用中，具有高通量同时又具有高截留率的复合膜必然会大大降低膜运行成本。为了增大复合膜的通量，国内外做了大量研究工作，其中，在聚酰胺功能层中引入有机或无机粒子就是一项主要研究工作。

中国专利CN101890315A“碳纳米管-聚合物复合纳滤膜及其制备方法”，通过将羧基化的碳纳米管引入到聚酰胺功能层中，增大复合纳滤膜的水通量和截盐率。

中国专利CN102294178A“一种含有两性离子的聚酰胺纳滤膜及其制备方法”，利过多元胺和两性离子单体的混合水溶液与多元酰氯的有机溶液通过界面聚合制备复合纳滤膜，具有较高的水通量(35-50L/m²·h)的同时，对二价盐离子表现出较高的截留率(90-98%)。

中国专利CN101940883A“一种含纳米沸石分子筛反渗透复合膜的制备方法”，将纳米沸石分子筛分散到多元胺水相溶液中，经过水相浸润后的支撑膜与多元酰氯溶液进行界面复合反应，后处理后得到含纳米沸石分子筛的反渗透复合膜，使得水通量和截盐率均有提高。

美国专利US20100062156将纳米颗粒分散到多胺或多元酰氯溶液中，所得的复合膜的水通量有明显提升。

以上所述报道制得的聚酰胺复合膜的通量均有提升，但是，通量和截盐率的综合性能不理想。因此，开发出一种新型粒子材料对于制备高通量和高截留率的复合纳滤膜就显得十分必要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种含凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法。本发明通过在界面聚合过程中引入凹凸棒土，从而提高复合纳滤膜的渗透性能。

本发明的目的之一是提供一种含凹凸棒土的复合纳滤膜。

所述的纳滤膜中含有长径比大于20的凹凸棒土，凹凸棒土具有呈棒状或纤维状结构并具有中空的纳米级孔道，凹凸棒土的直径在10～20nm之间。

本发明在纳滤膜中引入凹凸棒土纳米粒子，将凹凸棒土直接加入水相溶液中，只需要短时间的超声处理就可以较好分散，实验过程简单易行，制得的纳滤膜的水通量得到较大的提升，又可以保持较高截盐率。

本发明的目的之二是提供一种含凹凸棒土的复合纳滤膜的制备方法。

包括：

(1)多孔支撑膜与含有两个或两个以上反应性氨基的化合物和凹凸棒土的水相溶液接触；

(2)经水相溶液浸润后的多孔支撑膜经滚压，除去多余的水相溶液；

(3)步骤(2)处理后的多孔支撑膜与含有两个或两个以上酰氯基的酰氯化合物的有机相溶液接触，得到复合膜；

(4)干燥、热处理、水洗后制得所述含无机粒子的复合纳滤膜；

本发明可以通过下述技术方案实现：

(1)首先，将多孔的聚砜支撑膜与含有反应单体和含凹凸棒土的水相溶液接触，接触时间为30-150秒。

(2)经水相溶液浸润后的聚砜多孔支撑膜有橡胶辊滚压，除去多余的水相溶液；