[发明专利]选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，所述纳滤膜包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成，所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％‑1％，其中所述酸性有机物单体占35％‑65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％‑0.2％。本发明还提供一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜的制备方法。本发明提供的纳滤膜对微量有机物具有高截留率，对钙镁离子具有低截留率，在有效去除微量有机物的同时保持了纳滤产水的化学稳定性和健康性。

技术领域

本发明涉及纳滤膜及其制备技术领域，特别是涉及一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜及其制备方法。

背景技术

随着农药、药物及个人护理品、内分泌干扰物等微量有机物在世界各地的水环境中被检出，微量有机物污染成为一种新兴的环境问题。纳滤和反渗透技术被认为是具有高可靠性和稳定性的微量有机物去除方法，在水处理等领域具有广泛的应用前景。纳滤膜截留分子量在200-1000Da范围内，选择合适截留分子量的纳滤膜，可以有效去除绝大多数微量有机物。

目前商品化纳滤膜主要包括全芳香和半芳香聚酰胺膜，其中较为致密的膜虽然可以有效去除微量有机物，但同时对水中Ca²⁺/Mg²⁺及其它一些无机盐离子也有较高的去除率。例如，NF90膜和NF40膜对Ca²⁺/Mg²⁺的截留率分别高于90％和70％。纳滤产水Ca²⁺浓度过低，水的化学稳定性变差，腐蚀性变强，同时Ca²⁺/Mg²⁺和总溶解固体过低，不利于饮水健康。为了维持纳滤产水的化学稳定性和健康性就需要进行水质调节，增加投资和运行成本。此外，纳滤对Ca²⁺的高效截留还会加剧其难溶盐如CaCO₃等在膜表面的结垢，从而增加运行能耗和膜污染的控制成本。而较为疏松的纳滤膜例如Sepro NF6膜和NTR7450膜，尽管对无机盐离子截留率较低，但其截留分子量通常在500Da以上，不能有效去除大多数微量有机物。

发明内容

基于此，有必要提供一种对微量有机物具有高截留率并对钙镁离子具有低截留率的纳滤膜及其制备方法。

一种选择性分离微量有机物和钙镁离子的纳滤膜，包括多孔支撑层和过滤皮层，所述过滤皮层由第一溶液和第二溶液通过界面聚合反应后经热处理制成；

所述第一溶液为含有多胺单体和酸性有机物单体的水溶液，所述第二溶液由酰氯单体溶于有机溶剂形成，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.4％-1％，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的35％-65％；在所述第二溶液中，所述酰氯单体的质量浓度为0.1％-0.2％。

在其中一个实施例中，在所述第一溶液中，所述多胺单体和所述酸性有机物单体的总质量浓度为0.6％-0.8％。

在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体的质量为所述多胺单体和所述酸性有机物单体总质量的45％-55％。

在其中一个实施例中，所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体含有酸性官能团以及能够与酰氯基团发生聚合反应的氨基和羟基中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述酸性有机物单体为3-氨基苯甲酸、4-氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,4-二氨基苯甲酸、2,4-二氨基苯磺酸、2,5-二氨基苯磺酸和丙氨酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种。