[发明专利]一种用于一体式智能净水龙头的纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于一体式智能净水龙头的纳滤膜及其制备方法。所述的纳滤膜依次由厚度10μm～70μm无纺布支撑体底层、厚度10μm～30μm聚合物支撑中间层与厚度30nm～100nm致密分离层表层组成。本发明纳滤膜在超低压条件下仍具有超高通量和高硬度去除率，能够根据环境变化实现结构性能响应而改变产水量和水质，从而满足用户对产水量和产水水质的需求。本发明制得的纳滤膜可以更大程度地满足家用净水用膜需求，具有非常良好的应用前景。

【技术领域】

本发明属于饮用水设备技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于一体式智能净水龙头的纳滤膜，还涉及所述纳滤膜的制备方法。

【背景技术】

高通量纳滤膜一直是研究热点，尤其是在不损失截留率的条件下如何提高纳滤膜通量已成为一个重要热点。目前，解决这个问题主要手段是改变配方体系，然而，通常会伴随产生一些负面效果，例如不能有效扩大分子或离子截留率范围，还会造成抗污染或抗氯性能下降，成本增加等。

目前市场上销售的纳滤净水机使用的纳滤膜通量不高，但由于净水机尺寸大，纳滤滤芯装填体积也大，并且采用增压泵增压，所以产水量还能够满足用户需求。然而，目前净水龙头滤芯多为微滤级别，自来水不能深层次净化，加之净水龙头尺寸限制，现有纳滤滤芯产水量远不能满足用户需求。

纳滤膜是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离膜，使用纳滤膜的操作压力是0.2～1.0MPa，纳滤膜的截留分子量是200～2000。与超滤膜、反渗透膜膜分离技术相比，纳滤膜在较低操作压力下仍具有高水通量和高截留率，二价无机离子和低分子量有机分子尤其如此，其截留率高于90％。因此，纳滤膜逐渐广泛地应用于水处理、医药、食品和生物等技术领域。

另外，纳滤膜在低压下的通量往往较低，而如果通量合适时，其分子截留又会较低，于是运行成本会偏高。此外，常规纳滤膜不具备环境响应的智能性。

纳滤膜制备方法通常有相转化法、稀溶液涂层法、界面聚合法、热诱导相转化法和化学改性法等。

界面聚合法制备高通量聚酰胺纳滤膜，通常在反应体系中加入各种添加剂，通过在界面聚合反应中影响交联度或厚度等，从而增加聚酰胺脱盐层的疏松度，提高膜的透水量。例如在制备高通量纳滤膜的过程中，在水相中添加无机纳米粒子使得膜有效面积增加，从而达到通量提升；或者在油相中添加具有与聚酰胺溶解度参数比较接近的非质子性溶剂(如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等)，以控制酰氯水解程度，从而增加脱盐层疏松度；或者在后处理工艺中采用化学表面改性方式(如永酸类、醇类或者牛磺酸钠进行表面改性)提升其通量。但是，这种处理方式提升通量幅度有限，同时，由于引入其它小分子化合物而引起的副反应，导致生成的脱盐层较疏松，这样使得膜分子截留下降明显，因此带来膜性能提升效果并不显著。

相转化法和稀溶液涂层法制备高通量纳滤膜时，一直集中研究通过减小致密分离层厚度，降低跨膜阻力以实现高通量的方法。磺化聚砜类聚合物具有较好的成膜能力，且通过控制相转化过程可制备纳滤或反渗透膜，但是由于所形成的致密分离层厚度较厚(通常大于1μm)，通量并没有大幅度提高，甚至往往低于聚酰胺纳滤膜的通量。在支撑底膜上涂覆交联涂层也可制备纳滤膜，如聚乙烯醇交联涂层和氧化石墨烯交联涂层，但是均不能有效控制交联涂层厚度，纳滤膜通量并不高。