一种纳滤复合膜及其制备方法与流程

本发明涉及纳滤膜，尤其是涉及一种纳滤复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、纳滤膜介于超滤膜和反渗透膜之间，其孔径尺寸为0.5～2.0nm，可以有效截留分子量200da以上的有机物。此外，特殊的孔径大小还使纳滤膜表面电荷在分离时产生静电效应，对离子的分离起重要作用。因此，纳滤在饮用水深度处理、市政污水、工业废水和物料分离等领域内具有广阔的应用前景。

2、纳滤膜的电荷具有两面性：靠近基膜的脱盐层背面呈荷正电性，脱盐层的正面呈荷负电性。这主要是因为在界面聚合反应过程中，水相胺单体的浓度高于油相酰氯单体，使脱盐层的背面胺基富余。而随着脱盐层的形成，后续水相胺单体向反应区扩散速率逐步减慢，其浓度开始低于油相酰氯单体浓度，从而使脱盐层的正面酰氯基团富余。这种特殊的双层电荷结构使纳滤膜对高价阳离子和高价阴离子具有双重高截留率。

3、在纳滤膜的实际应用过程中，通常需要投加一定量的活性氯进行杀菌消毒来缓解生物污染，使进料液中含有一定浓度的氯。而脱盐层中的胺基、酰胺基的氢原子会被氯取代，使膜的正电荷密度降低，从而导致纳滤膜对高价阳离子的截留性能下降。

4、公开号为cn110841489a的专利采用了新型稳定的聚合单体，均以提高纳滤膜脱盐层的耐氯化分解性为目的，没有关注纳滤膜在氯化后对高价阳离子的截留性能变化情况。并且，这类新型单体成本高、聚合反应慢，并不利于实际生产应用。在脱盐层表面直接涂覆保护层是一种简单有效的提高纳滤膜耐氯性能的方法，这类方法可以提高抗污染性或减缓酰胺键的断裂，但同样缺乏对脱盐层电荷稳定性的关注。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种纳滤复合膜，具有优异的荷电稳定性，在活性氯攻击后仍然能保证荷电性稳定，保证正电荷的密度，高价阳离子截留性能不受影响，高价阳离子截留性能稳定。

2、本发明的第二目的在于提供一种纳滤复合膜的制备方法，采用反向扩散法对聚酰胺脱盐层的第一表面进行接枝改性，可制得荷电性稳定的纳滤复合膜，其具有操作简单、可实现工业大规模生产的特点，不需要改变常规复合膜界面聚合工艺，具有实用性和广泛的适用性。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本发明提供了一种纳滤复合膜，包括基膜和聚酰胺脱盐层；

5、所述聚酰胺脱盐层的第一表面与所述基膜相结合；

6、含有环氧基团的活性化合物接枝在所述聚酰胺脱盐层的第一表面的胺基和/或酰胺基团上。

7、进一步地，所述活性化合物包括环氧丙烷、环氧氯丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

8、进一步地，所述聚酰胺脱盐层主要由多元胺和多元酰氯聚合得到。

9、本发明还提供了如上所述的纳滤复合膜的制备方法，包括如下步骤：在基膜上通过界面聚合法形成聚酰胺脱盐层后，将含有活性化合物的溶液涂覆于远离所述聚酰胺脱盐层一侧的所述基膜的表面，进行接枝反应，得到所述纳滤复合膜。

10、进一步地，所述含有活性化合物的溶液包括所述活性化合物和催化剂。

11、进一步地，所述催化剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、苄基二甲胺、吡啶和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种或多种。

12、进一步地，所述含有活性化合物的溶液中，所述活性化合物的质量百分数为1％～50％。

13、进一步地，所述含有活性化合物的溶液中，所述催化剂的质量百分数为0.5％～5％。

14、进一步地，所述含有活性化合物的溶液的ph为3～12。

15、进一步地，所述接枝反应的温度为25～90℃，所述接枝反应的时间为1～240min。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

17、(1)本发明提供的纳滤复合膜，通过将含有环氧基基团的化合物接枝到聚酰胺脱盐层第一表面的胺基和/或酰胺基团上，使其具有优异的荷电稳定性，在活性氯攻击后仍能保证荷电性稳定、保证正电荷密度、高价阳离子截留性能不受影响、具有稳定的高价阳离子去除效果、缓解活性氯对纳滤膜对高价阳离子的分离效果的影响。

18、(2)本发明采用反向扩散法对聚酰胺脱盐层的第一表面进行接枝改性，使含有环氧基团的化合物接枝到聚酰胺脱盐层的第一表面上，在不需要改变常规复合膜界面聚合工艺的基础上，提高了纳滤复合膜的电荷稳定性，具有简单、快捷、成本低，具有易于工业化大规模生产的特点。

技术特征：

1.一种纳滤复合膜，其特征在于，包括基膜和聚酰胺脱盐层；

2.根据权利要求1所述的纳滤复合膜，其特征在于，所述活性化合物包括环氧丙烷、环氧氯丙烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的纳滤复合膜，其特征在于，所述聚酰胺脱盐层主要由多元胺和多元酰氯聚合得到。

4.如权利要求1～3任一项所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在基膜上通过界面聚合法形成聚酰胺脱盐层后，将含有活性化合物的溶液涂覆于远离所述聚酰胺脱盐层一侧的所述基膜表面，进行接枝反应，得到所述纳滤复合膜。

5.根据权利要求4所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述含有活性化合物的溶液包括所述活性化合物和催化剂。

6.根据权利要求5所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、苄基二甲胺、吡啶和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述含有活性化合物的溶液中，所述活性化合物的质量百分数为1％～50％。

8.根据权利要求5所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述含有活性化合物的溶液中，所述催化剂的质量百分数为0.5％～5％。

9.根据权利要求4所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述含有活性化合物的溶液的ph为3～12。

10.根据权利要求4所述的纳滤复合膜的制备方法，其特征在于，所述接枝反应的温度为25～90℃，所述接枝反应的时间为1～240min。

技术总结
本发明涉及纳滤膜技术领域，尤其是涉及一种纳滤复合膜及其制备方法。本发明的纳滤复合膜，包括基膜和聚酰胺脱盐层；所述聚酰胺脱盐层的第一表面与所述基膜相结合；含有环氧基团的活性化合物接枝在所述聚酰胺脱盐层的第一表面的胺基和/或酰胺基团上。纳滤复合膜的制备方法，包括如下步骤：在基膜上通过界面聚合法形成聚酰胺脱盐层后，将含有活性化合物的溶液涂覆于远离所述聚酰胺脱盐层一侧的所述基膜的表面，进行接枝反应，得到所述纳滤复合膜。本发明的纳滤复合膜在余氯攻击后，能够保证荷电稳定性和正电荷密度，高价阳离子截留性能不受影响。

技术研发人员：孙广东,衣刚,陈亦力,张淳淳,王振,卢彦斌,侯琴,裴志强
受保护的技术使用者：北京碧水源分离膜科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11