[发明专利]净水纳滤膜的制备方法

说明书

一种净水纳滤膜的制备方法，在铸膜液中添加胺类助剂，并对其交联、季铵化，将铸膜液由涂布机或纺丝机挤出，经过空气加热段后，进入凝固浴中，发生非溶剂致相分离，一步制备净水纳滤膜。铸膜液经过空气加热段时，在热诱导的作用下，聚合物和胺类助剂会向湿膜的表面迁移，使得湿膜表面的固含量上升，进入凝固浴后，会形成表层致密、下层疏松的结构，可达到纳滤级别的分离孔径。

技术领域

本发明涉及一种净水过滤膜，尤其涉及一种纳滤膜的制备方法。

背景技术

膜过滤技术是一项高效节能的过滤技术，在家用净水领域有着广泛的应用。通常，采用不同级别的滤芯(微滤、超滤、纳滤、反渗透)组合使用达到家用净水的目的。其中，纳滤膜主要去除水中的大部分有机小分子以及部分盐离子，是家用净水中重要的一环。

非溶剂致相分离法是制备聚合物膜的常用手段，该方法需要将成膜聚合物、致孔剂、添加剂等溶于溶剂中，形成均相的溶液，即铸膜液。铸膜液经由纺丝机、涂布机挤出后，浸入到非溶剂组成的凝固浴中，聚合物溶液会在溶剂与非溶剂的扩散过程中，产生聚合物富相和贫相，进一步富相发生相转化形成膜主体，贫相处会形成膜的孔道结构。该方法步骤简便，即节省生产成本，又更容易制得性能稳定的分离膜。

见申请号为201410202669.9的中国发明专利申请公开《一种聚合物纳米纤维分离膜的制备方法》(申请公布号为CN104028123A)，该文献中采用非溶剂致相分离法制备了嵌段聚合物分离膜。

又见申请号为201510505066的中国发明专利申请公开《一种凝胶复合分离膜的制备方法[》(申请公布号为CN105107389A)，该文献采用非溶剂致相分离法制备了亲水性、保湿性和抗污染性能的凝胶复合分离。

还可以参考申请号为201710386470的中国发明专利申请公开《一种用于水体微污染物脱除的膜色谱材料及其制备方法》(申请公布号为CN107198972A)，该文献中采用非溶剂致相分离法制备了用于去除水中为污染物的膜色谱材料。

由于非溶剂致相分离法的成膜机制，制备的分离膜的孔径一般在微滤、超滤级别，即使能达到纳滤级别，分离膜的通量也会远低于商业纳滤膜的水平，分离效率极低。另外，常规的非溶剂致相转化法所采用的膜材料在水中具有荷负电性，因而对水中钙镁离子的脱除率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能商用且带荷正电的净水纳滤膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种净水纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

①将制膜聚合物、胺类助剂、致孔剂与溶剂混合，经搅拌充分溶解，形成聚合物溶液，各组分质量百分比含量如下：制膜聚合物为18～25％；胺类助剂为1～5％；致孔剂为10～20％；溶剂为50～71％，各类物质之和为100％；

②在聚合物溶液中加入交联剂进行交联反应，交联剂加入量为聚合物溶液质量的0～5％；

③在交联反应后的聚合物溶液中加入季铵化试剂进行季铵化反应，季铵化试剂为聚合物溶液质量的0.5～2％；

④将季铵化反应后的聚合物溶液经过涂膜机涂布或纺丝机挤出，经过空气加热段处理后，浸入凝固浴中固化成型，再经纯水清洗后得到净水纳滤膜。

作为优选，步骤①中所述的制膜聚合物为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、醋酸纤维素中的至少一种。

作为优选，步骤①中所述的胺类助剂为聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚乙烯亚胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺中的至少一种。

作为优选，步骤①中所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种，并且，前述的聚乙二醇的分子量为200～20,000道尔顿，前述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为10,000～1,000,000道尔顿。