[发明专利]一种规则四层结构的纳滤膜、制备方法及在高浓度盐分离过程中的应用

说明书

本发明制备出一个规则四层结构用于高浓度盐分离的高性能纳滤膜。包括有从下至上的支撑体、指状孔结构层、海棉状结构层和选择分离层。制备方法：1、改变铸膜液中添加剂（PEG‑400）的含量改变铸膜液粘度，然后在无纺布支撑体用刮刀制备平板膜，最后通过改变凝固浴的条件（温度），制得上层提供多孔无缺陷耐压海绵结构下层提供低阻力大通量贯通指状大孔的基膜。2、在制得的基膜上进行界面聚合反应形成超薄的选择分离层。规则的四层结构高性能纳滤膜拥有很高的通量和优异的截留性能，并且非常适合用于实现高浓度硫酸钠和氯化钠的分离。使得这种规则四层结构纳滤膜在氯碱工业中有极高应用价值，并且为今后纳滤膜性能的提升提供了一个方向。

技术领域

本发明属于纳滤膜技术领域。更具体的，本发明涉及一种通过调控添加剂和凝固浴温度制备出规则的四层结构纳滤膜，以及使他们适合用于高浓度盐分离过程。

背景技术

纳滤是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术，截留分子量在 100-1000道尔顿范围内。与超滤膜和反渗透膜相比较，纳滤膜由于具备在较低的操作压力下具有高的水通量和高的截留率的优点，特别是对二价离子和低分子量的有机小分子具有高的截留率(大于 90％ )，以及具有无相变、成本低以及易集成化、模块化及自动化等方面的优点， 在全球淡水资源的短缺及水污染的日益严重的背景下， 纳滤技术被广泛用于污水再生利用、有价物料分离、 垃圾渗滤液处理以及饮用水净化等等诸多水净化相关领域。

聚醚砜树脂（PES）是英国ICI公司在1972年开发的一种综合性能优异的热塑性高分子材料，是得到应用的为数不多的 特种工程塑料之一。它具有优良的耐热性能、物理 机械性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，在许多领域已经得到广泛应用。

但是在对于高浓度盐水的纳滤过程中，由于盐浓度高，导致溶液渗透压很高，就对纳滤膜的耐压、分离性能提出了很高的要求。

发明内容

本发明针对高浓度盐水的纳滤过程，开发出了一种具有规则四层结构的纳滤膜，它对于盐水过滤过程具有较高的盐截留效果，同时具有较高的耐压效果，可以适用于高过滤压力条件下的分离过程。

技术方案是：

本发明的第一个方面：

一种规则四层结构的纳滤膜，包括有从下至上的支撑体、指状孔结构层、海棉状结构层和选择分离层。

所述的支撑体选自无纺布。

所述的指状孔结构层厚度优选是在之间50～110μm之间，所述的指状孔的平均直径范围是800～3500nm之间，更优选是1000～2500nm之间。

海棉状结构层厚度优选是在之间0.1 ～2μm之间。

选择分离层的厚度优选是在之间0.05～0.3μm之间。

所述的指状孔结构层、海棉状结构层和选择分离层的材质是聚醚砜。

本发明的第二个方面：

规则四层结构的纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

i)将聚醚砜与聚乙二醇溶解于有机溶剂中，脱泡，得到铸膜液；

ii)将铸膜液施加于支撑体上，再在凝固浴中进行相分离，得到基膜；

iii)在基膜的表面通过单体进行界面聚合，制备得到选择性。

所述的聚醚砜、聚乙二醇和有机溶剂的重量比优选是17：10：73~17：50：33，最优选17：39.8：43.2。

所述的聚乙二醇是指聚乙二醇200～6000，更优选是聚乙二醇200～600，更优选是聚乙二醇400