[发明专利]一种荷电型含氯聚合物纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种荷电型含氯聚合物纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术具有分离效率高、操作简便、能耗低等优点，已经成为当今分离科学中最重要的手段之一。纳滤是一种分离能力介于超滤和反渗透间的分离技术，截留分子量在200-2000之间，膜孔径约为1nm，可在低压下运行，设备要求低，在食品工业、废水处理、石油开采、制药等领域有广阔的应用前景。

目前商业化纳滤膜主要有两种制备方法，一是界面聚合，界面聚合是先在支撑膜表面涂覆一层多元胺的水溶液，然后再涂覆一层多元酰氯的有机物溶液，利用多元胺与多元酰氯的反应制备聚酰胺功能层。界面聚合制备的纳滤膜功能层与支撑层之间只靠物理吸附作用，没有强作用力，结合不稳定；界面聚合法构造的纳滤功能层较厚，会降低纳滤膜的通量。中国专利CN103007791A公开了一种荷正电复合纳滤膜的制备方法，利用聚乙烯亚胺、壳聚糖季铵盐、纳米TiO₂为水相材料，均苯三甲酰氯为有机相材料，采用界面聚合法制备复合纳滤膜。该膜染料截留率高，但硫酸钠及氯化钠等无机盐截留率低，分离选择性低、耐余氯氧化性差。另一种常用的纳滤膜制备方法是用磺化芳香族聚合物在超滤膜表面构建纳滤功能层，制备的纳滤膜荷负电，对荷负电物质具有很好的分离性，但对荷正电物质的分离性能较差，且适用的磺化聚合物种类很少，不具普适性。

以聚氯乙烯为代表的含氯聚合物价格低廉，化学稳定性好，耐酸碱、化学腐蚀，具有优异的机械强度，已经在水处理、生物医用等多个领域得到广泛的应用，特别是聚氯乙烯是产量仅次于聚乙烯的第二大合成树脂，作为膜材料，聚氯乙烯超滤膜已实现了工业化生产。聚氯乙烯作为膜分离材料的研究多集中于微滤膜和超滤膜，在纳滤膜领域的研究还处于初始阶段，已有的研究成果还很少。因此，探索新型的制膜方法，制备各种荷电特征的含氯聚合物纳滤膜具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种荷电型含氯聚合物纳滤膜及其制备方法。

本发明采用如下的技术方案：

一种荷电型含氯聚合物纳滤膜，其特征在于：所述的含氯聚合物纳滤膜由大孔支撑层和致密功能层组成，所述的支撑层与致密功能层之间以C-N键相连接，所述的致密功能层为交联的荷电化的多元胺化合物，所述的致密功能层可以荷正电、荷负电或者两性离子；所述的大孔支撑层的材料为含氯聚合物。

本发明所述的含氯聚合物纳滤膜为支撑层与致密功能层之间以C-N键相连接的复合纳滤膜，致密功能层作为分离层，在低压下具备很好的截留和渗透性能，在压力≥0.3MPa下，膜通量≥60L/m²·h以上，在压力低至0.3MPa时，膜通量可以达到60L/m²·h以上，对小分子染料、高价无机盐截留率可以达到90%以上。一般来说，纳滤膜的操作压力与膜通量的关系呈线性关系，即操作压力越大，膜通量越高。现有的纳滤膜由于功能层太厚或太过致密，膜通量很低，为了提高纳滤膜通量，只能靠提高操作压力，一般纳滤操作压力要达到0.8MPa以上，才能满足对膜通量的要求。但是操作压力越大，对设备要求越高，能耗也越大，会极大增加操作成本。而本发明所述的含氯聚合物纳滤膜在0.3MPa就可以获得60L/m²·h的膜通量，不仅达到了纳滤操作对膜通量的要求，还能有效地提高分离效率，降低操作成本。

优选的，本发明所述的多元胺化合物选自四乙烯五胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、聚乙烯亚胺的任意一种或任意多种。

优选的，本发明所述的含氯聚合物选自聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚氯乙烯。

本发明所述的荷电型含氯聚合物纳滤膜可以是聚氯乙烯/聚乙烯亚胺复合纳滤膜、氯化聚乙烯/聚乙烯亚胺复合纳滤膜、氯化聚氯乙烯/聚乙烯亚胺复合纳滤膜、聚氯乙烯/四乙烯五胺复合纳滤膜、聚氯乙烯/多乙烯多胺复合纳滤膜等。