[发明专利]一种高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜制备方法、所制备的耐溶剂有机/无机杂化复合膜以及该膜的应用。

背景技术

纳滤（NF）膜以其独特的分离性能，可广泛应用于水处理、食品、医药、印染及石油化工等诸多领域。但许多工业流程中需接触大量的有机溶剂，这就需要纳滤膜具有优良的耐溶剂性能，所以研究开发高分离性能的耐溶剂纳滤膜（SRNF）非常关键。SRNF技术与一般的膜分离过程类似，具有模块化、安装和操作便捷、易与现有工艺相结合等特点，对拓宽膜在有机溶剂体系的应用范围，替代某些耗能大、污染重的传统工艺过程，实现技术革新和产业升级、节能降耗、减少环境污染等都具有重大意义。

含苯环结构的芳香族聚酰亚胺（PI）具有高强度、高热稳定性及优异的耐溶剂性等特点，在SRNF膜制备方面具有很好的应用前景。

目前，PI耐溶剂纳滤膜主要是通过相转化方法制备，相转化是指将均一的聚合物溶液（铸膜液）浸入到主要由非溶剂（Non~solvent）组成的凝胶浴中，通过溶剂与非溶剂之间的质量交换，使聚合物溶液发生相分离，所形成的聚合物富相构成了膜的主体结构，而聚合物贫相就形成了膜的孔结构，从而制备出所需要的纳滤膜。虽然相转化法技术成熟，成本低廉，但该方法所制备的PI膜皮层较厚，通量较低，应用范围受到限制。因此开发一种具有较高通量的耐溶剂的纳滤膜是所属技术领域中一项重要的挑战。

界面聚合（IP）法是制备高通量膜的一种非常好的技术。IP法是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，形成致密复合层。该方法制备的复合膜分离皮层很薄，且共价键的形成可提高膜的强度。IP法具有操作简单、反应速度快、反应条件温和，以及容易控制等优点，是目前世界上商品膜产量最大、品种最多的制备方法，广泛应用于面向水溶液体系的纳滤膜和反渗透膜的制备。但这种面向水溶液体系的界面聚合纳滤膜普遍存在耐溶剂性差的技术问题，且目前在界面聚合法耐溶剂纳滤膜的制备方面研究很少。

发明内容

本发明的目的是为了解决面向水溶液体系的纳滤膜存在的耐有机溶剂性能差、相转化法制备的聚酰亚胺耐有机溶剂纳滤膜存在通量较低的技术问题，提出一种基于掺杂纳米材料并经过交联处理的界面聚合法高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜的制备方法，所制备的耐溶剂有机/无机杂化复合膜具有优异的耐溶剂性能，并且具有很高的水通量、盐截留率及有机染料脱除率，从整体上大幅度提高了膜的性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明的第一个方面公开了一种高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜的制备方法，以超滤膜为基膜、利用界面聚合技术制备复合膜。

一种高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜的制备方法，包括如下步骤，

步骤一：将基膜表面与含纳米颗粒和二胺化合物的水相单体溶液充分接触浸泡一定时间，去掉基膜表面的水相溶液并在一定温度的气氛中晾干10~300s；将晾干后的基膜表面与含有四元酰氯的第一有机溶剂相单体溶液充分接触浸泡界面聚合一定时间后，去掉膜表面的有机相溶液，并在一定温度的气氛中晾干一定时间，得到界面聚合复合膜；

步骤二：将步骤一的界面聚合复合膜在一定温度的化学亚胺化试剂中化学亚胺化处理一定时间，去掉基膜表面的化学亚胺化试剂溶液并在一定温度的气氛中晾干10~300s，得到聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜；

步骤三：将步骤二的聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜在一定温度的置换溶剂中置换处理一定时间；

步骤四：将步骤三的经置换溶剂置换后的聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜在一定温度的交联剂溶液中化学交联处理一定时间，然后在一定温度和真空度的气氛中热处理一定时间，即得到交联改性的耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜；

步骤五：将步骤四的交联改性的耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜在一定温度的活化溶剂中活化处理一定时间，然后在一定温度和真空度的气氛中热处理一定时间，得到高通量耐溶剂聚酰亚胺有机/无机杂化复合膜。

优选的，所述的水相单体溶液中含有：二胺化合物、酸接受剂、相转移催化剂、表面活性剂和纳米颗粒。

优选的，所述的有机相单体溶液中含有：四元酰氯或混合酰氯，和第一有机溶剂。

优选的，所述的化学亚胺化试剂中含有：脱水剂、亚胺化催化剂和第二有机溶剂。

优选的，所述的交联剂溶液中含有：交联剂和第三有机溶剂。

优选的，所述的化学亚胺化试剂的温度为0℃至化学亚胺化试剂的泡点温度。