复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法与流程

本发明涉及纳滤膜制备，具体地，涉及复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法。

背景技术：

1、在水处理领域，纳滤是一种介于超滤与反渗透之间的压力驱动膜分离过程，膜孔径为纳米级，对多价离子及分子量在200～1000的有机物具有较好的脱除作用，大多纳滤膜在酸性条件下带正电，而在中性或碱性条件下带负电，这些表面电荷就赋予纳滤膜具有独特的分离优势。纳滤分离技术作为膜技术中的一个新兴的分支，由于纳滤膜自身的孔径及荷电性能比较独特，在现代化工生产中的效用与日俱增，在水处理、电子、化工、医药及食品等多个领域得到了广泛的应用。

2、但是由于纳滤膜表层聚酰胺通常只能在35℃以下工作，高于此温度会对膜造成不可逆的损伤，大幅降低使用寿命。而在实际运行过程中，由于各方面原因(如泵的持续工作)，水温很有可能升到35℃以上，导致膜发生不可逆的衰减问题。

3、因此，目前的纳滤膜及其制备方法仍有待改进。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法，本发明的复合聚酰胺纳滤膜上的温敏层具有对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护功能，从而可以提高其高温下的使用寿命。

2、在本发明的第一个方面，本发明提出了一种复合聚酰胺纳滤膜，根据本发明的实施例，该复合聚酰胺纳滤膜包括：

3、基膜；

4、聚酰胺脱盐层，所述聚酰胺脱盐层形成在所述基膜的至少部分表面上，所述聚酰胺脱盐层包括聚酰胺；

5、温敏层，所述温敏层形成在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上，所述温敏层包括聚异丙基丙烯酰胺，至少部分所述聚异丙基丙烯酰胺接枝到所述聚酰胺上，

6、其中，所述聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度为0.5％～1％。

7、根据本发明上述实施例的复合聚酰胺纳滤膜，其包括基膜、聚酰胺脱盐层和温敏层，温敏层包括聚异丙基丙烯酰胺，且形成在聚酰胺脱盐层的远离基膜一侧的至少部分表面上，至少部分所述聚异丙基丙烯酰胺接枝到所述聚酰胺上，并且若聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度过低，则无法达到对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护效果；若聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度过高，则导致生成的膜通量性能不佳，由此本发明将温敏层中的聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度控制在0.5％～1％，可以提高聚异丙基丙烯酰胺的温敏性质。具体的，当温度低于32℃时，聚异丙基丙烯酰胺亲水，可以提升复合聚酰胺纳滤膜的水通量，而当温度不低于32℃时，聚异丙基丙烯酰胺触发保护机制，变成疏水结构，可以关闭孔道，使得复合聚酰胺纳滤膜渗透性大幅下降。由此，本发明的复合聚酰胺纳滤膜上的温敏层具有对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护功能，从而可以提高其高温使用寿命。

8、另外，根据本发明上述实施例的复合聚酰胺纳滤膜还可以具有如下附加的技术特征：

9、在本发明的一些实施例中，所述聚酰胺脱盐层形成在所述基膜的至少部分表面上采用下列步骤进行：采用含多元胺单体的水相溶液在所述基膜的至少部分表面形成水相涂层；采用含多元酰氯单体的有机相溶液在所述水相涂层远离所述基膜的至少部分表面形成有机相涂层，并使所述有机相涂层和所述水相涂层发生界面聚合反应，由此，有利于在基膜的至少部分表面上形成聚酰胺脱盐层。

10、在本发明的一些实施例中，所述温敏层形成在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上采用下列步骤进行：在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上采用异丙基丙烯酰胺进行接枝处理，由此，有利于在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上形成温敏层。

11、在本发明的一些实施例中，所述水相溶液包括1wt％～5wt％的多元胺单体、0.1wt％～1wt％的质子吸收剂、0.05wt％～0.3wt％的表面活性剂和余量的水。由此，有利于在基膜的至少部分表面上形成聚酰胺脱盐层。

12、在本发明的一些实施例中，所述多元胺单体包括无水哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺和己二胺中的至少之一。

13、在本发明的一些实施例中，所述质子吸收剂包括碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾和三乙胺中的至少之一。

14、在本发明的一些实施例中，所述有机相溶液中多元酰氯单体的浓度为0.1wt％～0.5wt％。由此，有利于在基膜的至少部分表面上形成聚酰胺脱盐层。

15、在本发明的一些实施例中，所述多元酰氯单体包括均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和邻苯二甲酰氯中的至少之一。

16、在本发明的一些实施例中，所述基膜包括聚砜基膜、聚醚砜基膜和聚丙烯腈基膜中的至少之一。

17、在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备复合聚酰胺纳滤膜的方法，该方法包括：(1)提供基膜；(2)在所述基膜的至少部分表面上形成包括聚酰胺的聚酰胺脱盐层；(3)在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上采用异丙基丙烯酰胺进行接枝处理，以便形成包括聚异丙基丙烯酰胺的温敏层，且所述聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度为0.5％～1％。

18、根据本发明上述实施例的制备复合聚酰胺纳滤膜的方法，通过在聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上采用异丙基丙烯酰胺进行接枝处理，形成包括聚异丙基丙烯酰胺的温敏层，并且若聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度过低，则无法达到对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护效果；若聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度过高，则导致生成的膜通量性能不佳，由此本发明将温敏层中的聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度控制在0.5％～1％，可以提高聚异丙基丙烯酰胺的温敏性质。具体的，当温度低于32℃时，聚异丙基丙烯酰胺亲水，可以提升复合聚酰胺纳滤膜的水通量，而当温度不低于32℃时，聚异丙基丙烯酰胺触发保护机制，变成疏水结构，可以关闭孔道，使得复合聚酰胺纳滤膜渗透性大幅下降。由此，采用本发明的制备复合聚酰胺纳滤膜的方法制备得到的复合聚酰胺纳滤膜上的温敏层具有对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护功能，从而可以提高复合聚酰胺纳滤膜的高温使用寿命。

19、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述聚酰胺脱盐层形成在所述基膜的至少部分表面上采用下列步骤进行：

3.根据权利要求2所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述温敏层形成在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上采用下列步骤进行：

4.根据权利要求2所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述水相溶液包括1wt％～5wt％的多元胺单体、0.1wt％～1wt％的质子吸收剂、0.05wt％～0.3wt％的表面活性剂和余量的水。

5.根据权利要求4所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述多元胺单体包括无水哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺和己二胺中的至少之一。

6.根据权利要求4所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述质子吸收剂包括碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾和三乙胺中的至少之一。

7.根据权利要求2所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述有机相溶液中多元酰氯单体的浓度为0.1wt％～0.5wt％。

8.根据权利要求2所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述多元酰氯单体包括均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和邻苯二甲酰氯中的至少之一。

9.根据权利要求1所述的复合聚酰胺纳滤膜，其特征在于，所述基膜包括聚砜基膜、聚醚砜基膜和聚丙烯腈基膜中的至少之一。

10.一种制备权利要求1-9中任一项所述的复合聚酰胺纳滤膜的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了复合聚酰胺纳滤膜及其制备方法，该复合聚酰胺纳滤膜包括基膜、聚酰胺脱盐层和温敏层，所述聚酰胺脱盐层形成在所述基膜的至少部分表面上，所述聚酰胺脱盐层包括聚酰胺；所述温敏层形成在所述聚酰胺脱盐层的远离所述基膜一侧的至少部分表面上，所述温敏层包括聚异丙基丙烯酰胺，至少部分所述聚异丙基丙烯酰胺接枝到所述聚酰胺上，其中，所述聚异丙基丙烯酰胺在所述聚酰胺上的接枝度为0.5％～1％。本发明的复合聚酰胺纳滤膜上的温敏层具有对内部聚酰胺脱盐层结构的高温自保护功能，从而可以提高其高温下的使用寿命。

技术研发人员：沈广勇,孟祥钦,汤培,邵萌孟,孙蒙蒙,柳艳敏
受保护的技术使用者：中国乐凯集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12