一种具有植物多酚中间层的纳滤膜的制备方法

    技术2025-05-02  48


    本发明涉及一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法。


    背景技术:

    1、随着全球水资源的进一步短缺,膜分离在水净化过程中扮演者越来越重要的角色。其中纳滤膜可以有效截留水中的多价离子、染料分子和低分子量有机危害物,而且其具有低运行压力和低能耗的优点。市面上主流的纳滤膜是由聚哌嗪酰胺层和多孔支撑层组成的薄膜复合膜,传统的制备过程是在多孔支撑层上利用哌嗪单体和酰氯单体进行界面聚合形成一层薄的聚酰胺层。由于界面聚合的快速和不可控性,在传统的多孔支撑层如聚砜、聚醚砜超滤膜上制得的聚酰胺层厚度较厚而且不均匀,有时候甚至会出现缺陷。因此,在性能提升上往往存在一个trade-off效应,即高截留率和高通量不能同时兼顾。

    2、近年来,在多孔支撑层上先构建一层亲水的中间层,然后再在其上进行界面聚合制备聚酰胺层成为突破trade-off效应的有效策略。亲水性中间层的构建可以增加胺单体在支撑层上的分散均匀性,有效地控制界面聚合过程中胺单体的扩散速率,从而可以制得均匀无缺陷,且较薄的聚酰胺层。除此之外,中间层的构建可以缩短液体在纳滤膜中的传输路径,从而在保持高脱盐率的同时,大大地提升了膜的渗透通量。livingston等通过在基底上引入氢氧化镉纳米束牺牲层,然后再在其上进行了可控的界面聚合,制得了sub-10nm的聚酰胺层,在溶剂分离中复合膜对丙酮的渗透性高达112l.m-2.h-1.bar-1,同时基底上构建了带有负电荷的共价有机框架(tppa-so3na),由于tppa-so3na在界面聚合过程中对胺单体的扩散和反应的介导作用,制备的纳滤膜对二价盐具有优异的截留率(na2so4,99.6%)。

    3、尽管用这些材料制备的纳滤膜具有优异的分离性能,但中间层构建过程的复杂性会增加生产成本。除此之外,纳米材料在使用过程中的聚集性和与基底、聚酰胺层之间的不相容性会导致在长期使用过程中的不稳定性。因此需要研发一种新的纳滤膜,解决现有纳滤膜使用过程中遇到的问题。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题是提供一种通过单宁酸与聚乙烯醇的相互氢键作用形成稳定的复合物,然后利用单宁酸对基膜的黏附作用和聚乙烯醇良好的成膜性在基膜上快速地构建了稳定均匀的亲水中间层,然后再在其上进行界面聚合制备聚酰胺层的具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法。

    2、为解决上述问题,本发明采用如下技术方案:

    3、一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,包括以下步骤:

    4、1)按质量比为1:1选取单宁酸与聚乙烯醇,先将一定质量的聚乙烯醇加入纯水中,在一定温度下搅拌溶解,聚乙烯醇加入量为0.025wt%~0.1wt%,然后再在溶液中加入相同质量的单宁酸并保持搅拌,得到混合溶液;

    5、2)将得到的混合溶液涂覆在聚砜基膜表面,随后在纯水中漂洗,再自然晾干待用;

    6、3)将质量浓度为0.05wt%的哌嗪水溶液倒在上述得到的基膜表面,随后自然晾干待用;

    7、4)将质量浓度为0.1wt%的均苯三甲酰氯有机溶液倒在上述基膜上与哌嗪进行界面聚合反应,界面聚合时间为10s~50s;

    8、5)最后将膜置于烘箱中热处理1min,热处理温度为60℃~80℃,最后得到纳滤膜。

    9、优选的,步骤2)中混合溶液涂覆时间为1min~9min。

    10、优选的,所述聚砜基膜的截留分子量为60000da~100000da,基膜在室温、0.1mpa操作压力下的纯水通量为500~1000l/m2.h。

    11、优选的,所述聚乙烯醇型号为1788或1797或1799中的一种。

    12、优选的,所述有机溶液为正己烷或乙基-环己烷中的一种。

    13、本发明的有益效果是:通过ta与pva的相互氢键作用形成稳定的复合物,然后利用ta对基膜的黏附作用和pva良好的成膜性在基膜上快速地构建了稳定均匀的亲水中间层,然后再在其上进行界面聚合制备聚酰胺层。由于增加了pip单体在基膜上的分散均匀性和更好地控制其在界面聚合过程中的扩散速率,所以制得了薄且均匀无缺陷的聚哌嗪酰胺层,在保持高脱盐率的同时,纳滤膜的通量得到了很大的提高。且本制备方法简单,操作易行。



    技术特征:

    1.一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,其特征在于:步骤2)中混合溶液涂覆时间为1min~9min。

    3.根据权利要求1所述的一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,其特征在于:所述聚砜基膜的截留分子量为60000da~100000da,基膜在室温、0.1mpa操作压力下的纯水通量为500~1000l/m2.h。

    4.根据权利要求1所述的一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯醇型号为1788或1797或1799中的一种。

    5.根据权利要求1所述的一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,其特征在于:所述有机溶液为正己烷或乙基-环己烷中的一种。


    技术总结
    本发明公开了一种具有植物多酚中间层结构的纳滤膜的制备方法,具体是指一种以单宁酸‑聚乙烯醇来构建中间层的聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法。本发明是通过在聚砜基膜上涂覆TA‑PVA混合溶液来构建中间层,然后再在中间层上利用哌嗪和均苯三甲酰氯进行界面聚合制得纳滤复合膜。本发明制备的膜在0.5MPa的操作压力下具有高水通量,同时对硫酸钠表现出高截留率;通过中间层的构建,可以提高PIP在基底的分散均匀性和更好地控制其在界面聚合过程中的扩散速率,从而制得薄而均匀的聚酰胺层。

    技术研发人员:梁超文,俞三传
    受保护的技术使用者:浙江理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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