一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法与流程

文档序号:14639802发布日期:2018-06-08 20:07阅读:568来源:国知局
一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及复合膜改性技术领域,尤其是一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法。



背景技术:

复合膜,是至今为止使用最多并且最为有效的分离膜,其制备过程可简单总结为,在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径结构的超薄分离层。复合膜的制备包括两部分:基膜的制备、分离层的制备及复合。

(1)制备基膜:一般选用超滤膜为基膜,超滤膜按材料可分无机超滤膜、有机超滤膜。无机超滤膜通常陶瓷膜或金属氧化物(如Al2O3、Fe2O3)超滤膜。有机超滤膜通常通过浸没沉淀相转化法制得。制备有机超滤膜的材料有聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚醚酰亚胺等。一般要求基膜有适当大小的孔密度、孔径、孔径分布、结构及物理化学稳定性等。

(2)复合膜制备:主要方法有表面涂覆法和界面聚合法

涂覆法,将基膜表面浸入含有聚合物的溶液中,然后将基膜从聚合物溶液中取出干燥成膜,或将基膜固定在平面上,将涂覆液刮在基膜表面,然后通过相转化法或蒸发法得到复合膜,此方法制得的复合膜通量一般较低;界面聚合法,由高反应活性单体聚合成膜,反应发生在两相界面处,这种方法制得的复合膜皮层超薄,通量一般较高。

如CN105013333B公开了一种高通量高截留率正电荷复合纳滤膜及其制备方法,将制得的聚醚酰亚胺基膜浸入含有间苯二胺和正电荷材料的水溶液,再浸泡在均苯三甲酰氯溶液中,得到一种高通量高截留率的复合膜。

目前,商品化复合膜多采用界面聚合方法制得,分离层与基膜之间主要通过范德华力连接,这使得膜在长期运行过程分离层与基膜脱落而使复合膜脱盐率降低。另外,多数商品化复合膜的表面结构多为“峰谷”结构,膜表面粗糙度较高(一般在50~100nm以内),这使得复合膜在长期运行过程中表面易被污染而导致通量降低。



技术实现要素:

为了解决现有技术中存在的技术问题,本发明提供一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法的技术方案。

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和添加剂溶于有机溶剂中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为15-25%,添加剂质量浓度为1-10%,有机剂质量百分比为65-84%,并且各组分之和为100%;在60-80℃条件下,搅拌7-8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成50-150μm厚度的初生态膜,然后浸入15-25℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将多氨基化合物溶解于水中,得到水相溶液,其中多氨基化合物质量浓度为1-10%;将均苯三甲酰氯加入油相溶剂中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为0.05-10%;

(4)将水相溶液升温至30-100℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.5-2h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,处理5-100s,用去离子水清洗,即得。

所述的添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000中的一种或几种。

所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。

所述的多氨基化合物为丁二胺、己二胺、辛二胺、三(2-氨基乙基)胺、聚乙烯亚胺中的一种或几种。

进一步,所述的多氨基化合物为三(2-氨基乙基)胺和聚乙烯亚胺,质量比为4:6-6:4;

进一步。,述的多氨基化合物为丁二胺和聚乙烯亚胺,质量比为3:7-5:5。

所述的聚乙烯亚胺分子量范围在600-2000000。

所述的油相溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、环己烷、乙基环己烷中的一种或多种的任意质量比混合。

所述的界面聚合反应,温度为15-30℃,相对湿度为30-90%。

相对于现有技术,本发明具有以下优点:

本发明通过浸没沉淀相转化法,基膜厚度在50-150μm以内,具有非对称结构,断面上表面处呈现贯穿的网状孔结构,如图1、2所示,断面接近下表面处呈现处指状孔结构,图1所示,这样有利于复合膜的过滤以及通量的增加;同时,还采用特定混合的多氨基化合物与基膜在一定的时间和温度下进行接枝反应,阻碍后续界面聚合过程中多氨基化合物向油相的扩散,降低多氨基化合物与均苯三甲酰氯的反应速率,从而降低复合膜的表面粗糙度,改善膜表面的水接触角。本发明复合膜经试验测试,具有低水通量损失率和高水通量恢复率,并且水接触角在20-30°以内,表面平均粗糙度在1-10nm以内,如图3所示,具有良好的渗透、分离性能和抗污染性能。

附图说明

图1为本发明的复合膜断面电镜图。

图2为本发明的复合膜断面上部电镜图。

图3为本发明的表面粗糙度原子力图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例以及试验例来对本发明创造的技术方案做出进一步的解释和说明,以便于本领域技术人员对本发明创造的充分理解,但该解释和说明,并不是对本发明创造技术方案的进一步的限定,其在该发明创造的基础上,做出的简单数值的替换和常规调整的该改进的技术方案,均属于本发明创造的保护范围。

实施例1

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮溶于N-甲基吡咯烷酮中,其中聚醚酰亚胺质量百分比为15%,聚乙烯吡咯烷酮质量百分比为1%,N-甲基吡咯烷酮质量百分比为84%,在60℃条件下,搅拌7h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成50μm厚度的初生态膜,然后浸入15℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺、三(2-氨基乙基)胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为0.5%,三(2-氨基乙基)胺质量浓度为0.5%;将均苯三甲酰氯加入正辛烷溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为0.05%;

(4)将水相溶液升温至30℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为15℃,相对湿度为30%,处理5s,用去离子水清洗,即得。

实施例2

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙二醇4000溶于N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为20%,聚乙二醇4000质量浓度为5%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为75%,在65℃条件下,搅拌7.5h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成100μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将辛二胺溶解于水中,得到水相溶液,其中辛二胺质量浓度为5%;将均苯三甲酰氯加入环己烷和乙基环己烷溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为5%,环己烷质量百分比为35%,乙基环己烷质量百分比为60%;

(4)将水相溶液升温至65℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持1h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为23℃,相对湿度为60%,处理50s,用去离子水清洗,即得。

实施例3

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为25%,聚乙二醇6000质量浓度为10%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为65%,在80℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成150μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和己二胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为6%,己二胺质量浓度为4%;将均苯三甲酰氯加入乙基环己烷溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为10%;

(4)将水相溶液升温至100℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持2h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为30℃,相对湿度为90%,处理50s,用去离子水清洗,即得。

实施例4

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙二醇4000、聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为20%,聚乙二醇4000质量浓度为5%、聚乙二醇6000质量浓度为5%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为70%,在65℃条件下,搅拌7h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成120μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将己二胺和三(2-氨基乙基)胺溶解于水中,得到水相溶液,其中己二胺质量浓度为7%,三(2-氨基乙基)胺质量浓度为8%;将均苯三甲酰氯加入正辛烷和乙基环己烷的溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为10%,正辛烷质量百分比为40%,乙基环己烷质量百分比为50%;

(4)将水相溶液升温至70℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持2h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为20℃,相对湿度为55%,处理50s,用去离子水清洗,即得。

实施例5

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇4000溶于N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为20%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为2%,聚乙二醇4000质量浓度为8%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为25%,N,N-二甲基甲酰胺质量百分比为45%,在65℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成70μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将三(2-氨基乙基)胺和分子量400-500000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中三(2-氨基乙基)胺质量浓度为3%,分子量400-500000聚乙烯亚胺质量浓度为7%;将7%的均苯三甲酰氯加入正辛烷中,得到油相溶液;

(4)将水相溶液升温至95℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为30℃,相对湿度为40%,处理60s,用去离子水清洗,即得。

实施例6

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基甲酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为25%,聚乙二醇6000质量浓度为10%,N,N-二甲基甲酰胺质量百分比为65%,在70℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成150μm厚度的初生态膜,然后浸入25℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将三(2-氨基乙基)胺和分子量600-750000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中三(2-氨基乙基)胺质量浓度为4%,分子量600-750000聚乙烯亚胺质量浓度为6%;将均苯三甲酰氯加入正庚烷和环己烷的溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯浓度质量为10%,正庚烷质量百分比为30%,环己烷质量百分比为60%;

(4)将水相溶液升温至90℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.8h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为30℃,相对湿度为90%,处理100s,用去离子水清洗,即得。

实施例7

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为15%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为3%,聚乙二醇6000质量浓度为7%,N-甲基吡咯烷酮质量百分比为40%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为35%,在60℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成90μm厚度的初生态膜,然后浸入19℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将三(2-氨基乙基)胺和分子量500000-1500000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中三(2-氨基乙基)胺质量浓度为5%,分子量500000-1500000聚乙烯亚胺质量浓度为5%;将均苯三甲酰氯加入正己烷和乙基环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯浓度质量为4%,正己烷质量百分比为20%,乙基环己烷质量百分比为76%;

(4)将水相溶液升温至85℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持1h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为20℃,相对湿度为60%,处理40s,用去离子水清洗,即得。

实施例8

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基甲酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为15%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为9%,聚乙二醇6000质量浓度为1%,N,N-二甲基甲酰胺质量百分比为75%,在75℃条件下,搅拌7h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成65μm厚度的初生态膜,然后浸入23℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将三(2-氨基乙基)胺和分子量1000000-2000000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中三(2-氨基乙基)胺质量浓度为6%,分子量1000000-2000000聚乙烯亚胺质量浓度为4%;将7%的均苯三甲酰氯加入正辛烷、环己烷、乙基环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为7%,正辛烷质量百分比为43%,环己烷质量百分比为20%,乙基环己烷质量百分比为30%;

(4)将水相溶液升温至80℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持1.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为24℃,相对湿度为70%,处理65s,用去离子水清洗,即得。

实施例9

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为23%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为3%,聚乙二醇6000质量浓度为4%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为30%,N,N-二甲基甲酰胺质量百分比为40%,在65℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成85μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将三(2-氨基乙基)胺和分子量3500-100000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中三(2-氨基乙基)胺质量浓度为7%,分子量3500-100000聚乙烯亚胺质量浓度为3%;将均苯三甲酰氯加入乙基环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为10%;

(4)将水相溶液升温至75℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持2h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为25℃,相对湿度为45%,处理85s,用去离子水清洗,即得。

实施例10

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为15%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为2%,聚乙二醇6000质量浓度为3%,N-甲基吡咯烷酮质量百分比为40%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为40%,在80℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成65μm厚度的初生态膜,然后浸入21℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和分子量12000-150000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为2%,分子量12000-150000聚乙烯亚胺质量浓度为8%;将均苯三甲酰氯加入环己烷、乙基环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为8%,环己烷质量百分比为42%,乙基环己烷质量百分比为50%;

(4)将水相溶液升温至70℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为25℃,相对湿度为40%,处理60s,用去离子水清洗,即得。

实施例11

一种聚醚酰亚胺复合膜的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇4000溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺的混合有机溶剂中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为15%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为1%,聚乙二醇4000质量浓度为1%,N-甲基吡咯烷酮质量百分比为41.5%,N,N-二甲基乙酰胺质量百分比为41.5%,在80℃条件下,搅拌7h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成75μm厚度的初生态膜,然后浸入20℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和分子量8000-1000000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为3%,分子量8000-1000000聚乙烯亚胺质量浓度为7%;将均苯三甲酰氯加入乙基环己烷和正己烷的溶液中,得到油相溶液,其中均苯三甲酰氯质量浓度为4%,乙基环己烷质量百分比为25%,正己烷质量百分比为71%;

(4)将水相溶液升温至85℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持1.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为23℃,相对湿度为50%,处理40s,用去离子水清洗,即得。

实施例12

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇4000溶于N,N-二甲基乙酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为25%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为6%,聚乙二醇4000质量浓度为4%,在60℃条件下,搅拌7h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成50μm厚度的初生态膜,然后浸入15℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和分子量750000-1500000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为4%,分子量750000-1500000聚乙烯亚胺质量浓度为6%;将均苯三甲酰氯加入乙基环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为0.05%;

(4)将水相溶液升温至90℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持1.5h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为15℃,相对湿度为30%,处理5s,用去离子水清洗,即得。

实施例13

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚醚酰亚胺和聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇4000溶于N-甲基吡咯烷酮中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为25%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为7%,聚乙二醇4000质量浓度为3%,在80℃条件下,搅拌8h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成150μm厚度的初生态膜,然后浸入25℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和分子量500000-2000000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为5%,分子量500000-2000000聚乙烯亚胺质量浓度为5%;将均苯三甲酰氯加入正辛烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为10%;

(4)将水相溶液升温至95℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持2h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为30℃,相对湿度为90%,处理100s,用去离子水清洗,即得。

实施例14

一种聚醚酰亚胺复合膜及其制备方法,包括以下步骤:

(1)将20%聚醚酰亚胺和8%聚乙烯吡咯烷酮、1%聚乙二醇4000、1%聚乙二醇6000溶于N,N-二甲基甲酰胺中,其中聚醚酰亚胺质量浓度为20%,聚乙烯吡咯烷酮质量浓度为8%,聚乙二醇4000质量浓度为1%,聚乙二醇6000质量浓度为1%,在70℃条件下,搅拌7.5h,通过不锈钢过滤网过滤,真空脱泡15h,得到铸膜液;

(2)铺展无纺布,将铸膜液倒在无纺布布边的一端,用不锈钢刮刀将铸膜液平稳刮至另一端,形成90μm厚度的初生态膜,然后浸入25℃的去离子水中,固化,得到基膜;

(3)将丁二胺和分子量1500000-2500000聚乙烯亚胺溶解于水中,得到水相溶液,其中丁二胺质量浓度为6%,分子量1500000-2500000聚乙烯亚胺质量浓度为4%;将均苯三甲酰氯加入正辛烷、环己烷中,得到油相溶剂,其中均苯三甲酰氯质量浓度为8%,正辛烷质量百分比为50%,环己烷质量百分比为42%;

(4)将水相溶液升温至80℃,把基膜放入水相溶液中,恒温保持0.7h,取出,冷却至室温,用风刀吹去基膜表面多余水相溶液,然后放入油相溶液中进行界面聚合反应,温度为19℃,相对湿度为72%,处理80s,用去离子水清洗,即得。

试验例1

对复合膜的表面性质进行测定。

使用JC200CD型接触角测量仪,在25℃条件下,通过躺滴法测定样品膜表面的水接触角,所使用的超纯水,每滴在3μl左右,滴下5s后保存图像,每个样品膜测量10次,对接触角结果取算术平均值。

使用TR200型粗糙度仪,在25℃下,将样品膜水平铺展在水平台上,用胶带固定样品膜的四边,将粗糙度仪探针置于膜表面,设定取样范围2.5mm,每个样品膜取10处进行测试,对测试结果取算术平均值。

样品膜1-14为实施例1-14制备的复合膜,样品膜15为CN105013333B制备的复合膜。

测试结果见表1:

表1

通过上表可以得出,样品膜1-3与样品膜4进行对比,当多氨基化合物质量浓度大于10%时,样品膜4的表面粗糙度呈现增大的趋势;样品膜1-3与样品膜15进行对比,样品膜1-3的接触角与表面粗糙度有显著的降低;样品膜1-3与样品膜5-9进行对比,其中样品膜6-8采用了三(2-氨基乙基)胺和聚乙烯亚胺混合的水相溶液,并选择质量比4:6-6:4的技术方案,使得复合膜的接触角和表面粗糙度具有良好的兼容性;样品膜1-3与样品膜10-14进行对比,其中样品膜11-13采用了丁二胺和聚乙烯亚胺混合的水相溶液,并选择质量比3:7-5:5的技术方案,使得复合膜在接触角和表面粗糙度上,同样具有良好的兼容性。

试验例2

对复合膜的抗污染性进行测试。

以2000ppmNaCl溶液作为测试液,通过调节驱动压力将样品膜初始水通量控制在50.0L·m-2·h-1,并运行3h保证水通量稳定。然后在测试液中加入牛血清蛋白作为污染物,并使其浓度为1000ppm。运行24h后,记录样品膜水容量变化情况。利用纯水对污染后的样品膜清洗,记录水通量恢复情况。

样品膜1-14为实施例1-14制备的复合膜,样品膜15为CN105013333B制备的复合膜。

试验结果见表2:

表2

通过上表可以得出,通过上表可以得出,样品膜1-3与样品膜4进行对比,当多氨基化合物质量浓度大于10%时,恢复通量呈现下降的趋势;样品膜1-3与样品膜15进行对比,样品膜1-3的24h后水通量与恢复通量有明显的提升;样品膜1-3与样品膜5-9进行对比,其中样品膜6-8采用了三(2-氨基乙基)胺和聚乙烯亚胺混合的水相溶液,并选择质量比4:6-6:4的技术方案,使得24h后水通量与恢复通量具有较好的稳定性;样品膜1-3与样品膜10-14进行对比,样品膜11-13采用了丁二胺和聚乙烯亚胺混合的水相溶液,并选择质量比3:7-5:5的技术方案,使得复合膜在24h后水通量与恢复通量上,同样具有良好的稳定性。

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