[发明专利]一种用于重金属废水处理的纳滤膜后处理方法

说明书

本发明涉及一种用于重金属废水处理的纳滤膜后处理方法，属于膜制备领域，其步骤包括：取哌嗪(PIP)溶于水中得到哌嗪水相溶液，取均苯三甲酰氯(TMC)溶于正己烷中得到均苯三甲酰氯油相溶液。先用水相和油相溶液在超滤基膜上反应，利用界面聚合法在超滤基膜表面形成致密的聚酰胺层。之后，采用氨基咪唑盐型离子液体对膜表面进行后处理改性，得到离子液体改性纳滤膜(IL‑PA)。此方法工艺简单，操作方便，对现有纳滤膜制备流程影响不大，很容易实现量产，有助于实现电镀废水、垃圾渗滤液等污废水的无害化和资源化，利用此后处理方法得到的纳滤膜具有高正电性、高通量的优点。

技术领域

本发明属于纳滤膜制备技术领域，尤其涉及一种用于改善重金属废水处理能力的的纳滤膜后处理方法。

背景技术

重金属污水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的污水。随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们对以上行业的需求愈发强烈的同时，也愈发关注重金属废水带来的环境危害。重金属离子具有严重的生物毒性。它不仅对动植物有害，而且通过食物链富集影响人类健康。

纳滤膜作为一种压力驱动的分离膜，分子孔径介于超滤膜和反渗透膜之间，能够分离纳米尺度的物质，因此具有处理重金属废水的潜力，目前已有许多纳滤膜用于重金属废水处理的报道。传统的纳滤膜采用含氨基和酰氯基团物质交联形成聚酰胺分离层，但由于反应后残余的酰氯基团容易水解成羧基，此类聚酰胺膜表面往往带负电。由于多数重金属离子如铜离子(Cu²⁺)、镍离子(Ni²⁺)、镉离子(Cd²⁺)、锌离子(Zn²⁺)在水中主要以正二价的形式存在，根据静电作用原理，负电的聚酰胺纳滤膜对此类重金属离子的分离性能往往欠佳。因此，在现有基础上，开发一种正电性强的纳滤膜是促进纳滤膜用于重金属离子分离的关键技术之一。此外，更高的过滤通量能够提高产量，带来更高的效益。

离子液体作为常温下完全呈离子状态的物质，由阳离子和阴离子构成。当阳离子额外带有氨基和咪唑基团，且阴离子为溴离子时，如1-胺丙基-2，3-二甲基咪唑溴盐、1-胺丙基-3-甲基咪唑溴盐和1-胺乙基-3-甲基咪唑溴盐，一方面，阳离子上的氨基部分可以参与界面聚合反应，消耗掉纳滤膜表面多余的负电基团，且使阳离子接枝到纳滤膜表面；另一方面，阳离子带有的咪唑基团也可以为纳滤膜带来更高的正电性；除此之外，得益于溴盐型离子液体的高度亲水性，制备得到的纳滤膜往往也可以具有更高的水通量。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳滤膜后处理方法来改善纳滤膜对重金属废水的处理效果，采用哌嗪为水相单体，通过界面聚合的方法制备初始的聚酰胺纳滤膜。

一种用于改善重金属废水处理能力的纳滤膜后处理方法，包括如下步骤：

(1)水相单体溶液的配制：取一定量哌嗪六水合物(PIP)，充分溶解于超纯水中；

(2)油相单体溶液的配制：取均苯三甲酰氯(TMC)溶于正己烷中；

(3)界面聚合反应：将水相溶液倾倒在超滤基膜表面，使基膜充分润湿。接着，倾倒掉膜表面水相溶液，并擦干。再将油相溶液倾倒在膜表面，使其均匀覆盖膜表面，反应一段时间后，倾倒膜表面油相溶液，得到聚酰胺纳滤膜；

(4)氨基离子液体(NH₂-IL)改性：将NH₂-IL溶解在超纯水中，充分混合，制备得到NH₂-IL溶液。将NH₂-IL溶液均匀地倾倒在纳滤膜表面，使NH₂-IL接枝在聚酰胺层。倒掉膜表面离子液体溶液，迅速将膜送至烘箱中进行热处理，最终得到改性后的纳滤膜。

进一步地，所述步骤(1)中采用的哌嗪六水合物的浓度在1.5～2.5％之间。

进一步地，所述步骤(2)中配置的均苯三甲酰氯正己烷溶液，溶质浓度在0.05～0.15％之间。