[发明专利]一种超薄复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超薄复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用，属于复合膜材料技术领域，本发明将多孔密胺颗粒分散液抽滤在微孔聚合物基膜上，烘干后将其置于聚四氟乙烯模具中，用垫圈和板框进行密封和固定，将多官能胺单体的水溶液倒入板框内，然后倒掉溶液，用辊轴一次顺向辊掉微孔聚合物基膜表面残余的水相溶液并垂直晾干，再将多官能酰氯单体的正己烷溶液倒入板框内，放置后倒掉溶液，取出膜片在热水浴中交联得到本产品。本发明在微孔聚合物基膜和聚酰胺功能层中间加入密胺颗粒层，提高了复合膜表面的粗糙度、降低聚酰胺功能层的厚度，提高水通量，同时还保留了对一二价盐离子的截留性能，聚酰胺功能层的调节可以使复合膜的抗污染性能提升。

技术领域

本发明属于复合膜材料技术领域，涉及一种超薄复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

在工业生产中，为了增强可持续性，需要不断开发能耗低、污染少、操作安全的技术。在液体和气体分离领域，膜技术能耗和操作温度低，具有明显优势。纳滤膜技术作为当今世界先进的分离方法，可以高效截留盐离子，在纯水生产等领域中发挥重要作用。复合法是目前比较有效的制备纳滤膜的方法，该方法是在多孔基膜上复合一层或多层的超薄功能层，超薄功能层通常由多元胺和多元酰氯进行界面聚合反应形成。目前常见的功能层材料主要是聚酰胺，其具有优异的分离选择性以及良好的化学稳定性。

目前，超薄复合聚酰胺纳滤膜具有良好的盐截留性能，如中国专利CN111437732A中，公开了一种水相体系添加烷基酸可以调控制备高选择性通量纳滤膜的方法，通过调节水相的pH来调控聚酰胺功能层的厚度，使得该膜在保持高通量的同时对硫酸根截留率约为99％，氯离子截留率为30-50％。近年有研究提出在基膜与功能层间引入中间层，包括纳米纤维、二维纳米片等，较小的孔径和较高的孔隙率能使水相单体均匀地存储在中间层中，减缓了单体释放速率，降低表皮层的厚度。对超薄复合膜的性能进行调控，如中国专利CN112999898A公开了一种含纳米纤维中间层的超薄复合聚酰胺纳滤膜，制备高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米线并沉积在基膜表面，然后再构建超薄致密聚酰胺层，制得的纳滤膜对含有二价离子的Na₂SO₄、MgSO₄溶液的截留率均高于98％，通量分别达到177.4L·m^-2·h^-1和166.8L·m^-2 h^-1。在Wu的研究中（J. Membr. Sci. 576 (2019) 131-141），将多巴胺与共轭有机框架（COF）纳米片在基膜上共沉积，然后构建超薄致密聚酰胺层。COF纳米片作为一种多功能调节剂，通过物理化学相互作用来优化杂化夹层的多孔结构。通过控制单体扩散行为，具有高孔隙率和亲水性的杂化夹层生成了厚度仅为11 nm的致密聚酰胺层，其透水性提高了3倍。目前颗粒状的中间层研究较少，尤其选用三维纳米材料作为中间层改善聚酰胺层的性能鲜见报道。

因此，如何研发一种提高复合膜表面的粗糙度、降低聚酰胺功能层的厚度、提高水通量，提升复合膜的抗污染性能的超薄复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超薄复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超薄复合聚酰胺纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：将多孔密胺颗粒分散液抽滤在微孔聚合物基膜上，烘干后将其置于聚四氟乙烯模具中，用垫圈和板框进行密封和固定，将多官能胺单体的水溶液倒入板框内，然后倒掉溶液，用辊轴一次顺向辊掉微孔聚合物基膜表面残余的水相溶液并垂直晾干，再将多官能酰氯单体的正己烷溶液倒入板框内，放置后倒掉溶液，然后取出膜片在热水浴中交联，得到上述超薄复合聚酰胺纳滤膜。

进一步，上述放置时间为60s。