[发明专利]一种复合纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合纳滤膜及其制备方法和应用。所述复合纳滤膜按照由下至上的顺序依次层叠包括多孔支撑膜、荷负电选择层和荷正电选择层；所述荷负电选择层包括酰氯油相溶液和多元胺水相溶液在多孔支撑膜表面的逆向界面聚合产物；所述荷正电选择层包括酰氯油相溶液和聚乙烯亚胺水相溶液在荷负电选择层表面的逆向界面聚合产物。所述复合纳滤膜的制备方法包括二层逆向界面聚合构建双电荷选择层、溶剂浸泡处理以及热处理等步骤，采用上述方法制备的复合纳滤膜提高了无机盐和金属离子的截留性能，同时制备方法简单易控，重现性较好。

技术领域

本发明属于膜分离领域，具体涉及一种涉及一种高分子复合膜，具体涉及一种复合纳滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

自界面聚合技术工业化应用以来，纳滤膜被广泛应用于饮用水处理、废水资源化、小分子脱盐和生物产品脱色等领域。随着工业的不断发展，待分离体系多元化和复杂化进一步提高了对纳滤膜分离选择性的要求。目前商业化复合膜纳滤的脱盐选择层大多是单层结构，在静电吸附的作用下复合纳滤膜对反离子通常显示出较低的截留率，例如基于多元胺(如间苯二胺或哌嗪)和多元酰氯(如1,3,5-苯三甲酰氯)制备得到的聚酰胺复合膜，具有典型的荷负电性，其对多价阳离子的低截留率限制了其在硬水软化、重金属离子去除等领域的应用。对纳滤膜表面进行荷电改性是一种解决上述问题的有效方法，目前大多数改性技术主要对选择层表面进行涂覆改性，以增强复合膜对荷电溶质的静电排斥作用。

现有技术公开了一种聚酰胺复合纳滤膜的表面改性方法，采用聚乙烯亚胺聚电解质对脱盐选择层表面进行涂覆改性，制备得到的复合纳滤膜对阳离子的截留率得到显著提升，但涂覆聚乙烯亚胺的过程中会增加脱盐选择层的传质阻力，并且聚乙烯亚胺和膜表面羧基之间的静电吸附作用也会大大降低膜面负电荷密度，制备得到的复合纳滤膜降低了其渗透性能和阴离子截留率，很难满足其在海水淡化预处理以及多价/单价盐分离等领域中的需求。

CN113144915A公开了一种超支化聚合物改性聚酰胺复合膜的制备方法，改性聚酰胺复合膜以二胺单体和双烯单体为聚合原料，在氨基改性的复合膜的表面原位聚合生成了荷正电超支化聚合物，具有较好的正负电荷离子截留率。然而，改性聚酰胺复合膜的制备方法步骤繁琐且原位聚合过程时间较长，制约了其工业化推广。CN106861449A公开了一种胺基化氧化石墨烯复合纳滤膜，在高分子超滤膜表面形成季胺化氧化石墨烯功能层，使其带有正电荷和负电荷，提高了高价离子的截留率，但仍需进一步提高以满足实际料液的分离处理要求。

因此，在本领域中，开发一种对水具有高通量和高金属离子截留率的纳滤膜，同时其制备方法简单，并且分离能力可调节，以同时提高正负电荷溶质的分离效果，对拓展纳滤膜在功能工业料液处理领域中的应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合纳滤膜及其制备方法和应用。本发明提供的复合纳滤膜不仅提高了二价无机盐离子和重金属离子的截留率，同时具备高通量特性，并采用逆向聚合的方法来制备，能够有效解决现有技术中纳滤膜对反离子截留率低、粗糙度高和规模化生产稳定性差的问题。

本发明中的逆向界面聚合指的是依次在多孔支撑膜表面涂覆酰氯油相溶液和水相溶液，以油相溶液在相界面下方，水相溶液在相界面上方的方式进行聚合反应。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合纳滤膜，所述复合纳滤膜按照由下至上的顺序依次层叠包括多孔支撑膜、荷负电选择层和荷正电选择层。

所述荷负电选择层包括酰氯油相溶液和多元胺水相溶液在多孔支撑膜表面的逆向界面聚合产物。

所述荷正电选择层包括酰氯油相溶液和聚乙烯亚胺水相溶液在荷负电选择层表面的逆向界面聚合产物。