[发明专利]一种静电喷涂制备纳滤膜的方法及其产物

说明书

本发明提供一种静电喷涂制备纳滤膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将pH缓冲剂溶解于水中，配置成pH缓冲溶液，调节pH值至7.5‑9.5；2)将反应性小分子溶解于步骤1)所得的溶液，配置喷涂液；所述反应性小分子是单宁酸、邻苯三酚、邻苯二酚、儿茶素、1,2,4苯三酚、表没食子儿茶素没食子酸酯、表没食子儿茶素和多巴胺盐酸盐中的一种或多种；3)将步骤2)所得的溶液通过静电喷涂至包裹在设备接收辊上的聚合物超滤膜，取下即得纳滤膜。本发明能够一步法制备得到纳滤膜，简单易行，同时实现制备过程废液零排放。

【技术领域】

本发明属于纳滤膜制备领域，特别涉及一种静电喷涂反应性小分子制备纳滤膜的方法及其产物。

【背景技术】

纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的水处理技术，目前广泛应用于工业废水处理、食品行业和生物医药等领域，对待处理废液进行分离提纯或浓缩。纳滤膜的制备起源于20世纪70年代，主要是指孔径在1-5nm左右，截留分子量为200-1000道尔顿范围内的分离膜。纳滤膜对于废水中的小分子有机物质(例如有机染料分子、抗生素、内分泌干扰素和农药等)和高价金属离子(Mg²⁺、Ca²⁺和Fe³⁺等)等具有较高的截留性能，但是对于氯化钠和氯化锂等一价盐的截留性能较低。纳滤膜的制备方法主要包括界面聚合(哌嗪和均苯三甲酰氯反应)、层层自组装、超滤膜表面接枝改性(紫外光聚合和等离子体辐照接枝等)和表面涂层交联法等。目前能够实现商品化的纳滤膜制备方法主要还是基于界面聚合技术，该技术是通过将两种反应活性高的小分子单体(例如：哌嗪和均苯三甲酰氯)分别溶解于水相和油相，然后在两相界面反生交联聚合反应，形成聚酰胺分离层。该种方法制备纳滤膜虽然性能上可以满足一些应用的需求，但所需工序相对复杂，过程需要消耗大量的水(作为水相)和有机溶剂(作为油相)，反应性单体的利用率低，且分离层厚度难以控制。在该制备方法中，后续关于水相、油相以及未反应单体的回收极大提高了纳滤膜的成本。因此开发工艺过程简单、适宜连续化生产且制备过程绿色的纳滤膜制备新方法，目前对于基础研究和工业应用都具有十分重要的意义。

2007年Haeshin Lee等报道了一种基于贻贝化学的多巴胺表面涂覆的新方法(Science,2007,318,426-430)，在该方法中多巴胺分子可以在碱性条件下自发发生聚合，同时可以在几乎所有固体表面进行涂覆。该过程只需在水体系中便可以实现，是一种简单且绿色的表面处理新方法。此后，出现了多种聚多巴胺表面涂覆的分离膜的制备方法，例如：姜忠义等在聚砜中空纤维膜表面进行聚多巴胺的自聚合后得到一种超薄活性分离层(中国专利200810053174.9)；Ben Li等通过将聚苯乙烯超滤膜浸泡在多巴胺碱性溶液中，制备了聚多巴胺改性的聚苯乙烯分离膜(Langmuir,2009,25,7368-7374)；Xiao-Lin Li等采用上述类似的方法制备了聚多巴胺改性的亲水纳滤膜(Chinese Journal ofPolymerScience,2012,30,152-163)；Yong Du等在聚丙烯腈超滤膜表面进行多巴胺与聚乙烯亚胺共沉淀，制备了复合的纳滤膜(ACS Applied Materials&Interfaces,2016,8,29696-29704)。何春菊等采用多巴胺与亲核实际的混合液进行自聚合涂覆，并通过后续的交联反应制备分离膜(中国专利201610901039.X)；但上述制备分离膜的方法存在耗时长(通常>10h)，聚多巴胺利用率低，且产生大量废水的问题。另外，超滤基膜在多巴胺溶液中浸泡后，聚多巴胺虽然能够在基膜表面涂覆，但聚多巴胺在膜表面呈颗粒状存在，不能直接通过聚多巴胺的沉积形成致密的分离层，因此往往需要更复杂的后续反应过程来制备纳滤膜。

【发明内容】

针对现有技术中纳滤膜制备过程复杂、产生大量废液、反应物利用率低的问题，本发明提出了一种通过静电喷涂反应性小分子物质制备纳滤膜的新方法，能够一步法制备得到纳滤膜，简单易行，同时实现制备过程废液零排放。

本发明的技术方案是：

一种静电喷涂制备纳滤膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：