一种高选择性正渗透聚酰胺复合膜的原位制备方法_2

文档序号:8235307阅读:来源:国知局
主导性官能团。由于羧基的pKa为5. 2,自 然水体pH为中性,因此,羧基主要以去质子化形式存在,使膜材料表面带负电。由于表面负 电荷对阳离子的吸附作用,促进阳离子在膜中的传质,使常规聚酰胺复合膜具有较高的溶 质返混通量。在本实施方式中,酰氯基与胺类有机物溶液接触时,胺类有机物被接枝到膜表 面,占据了羧基位点,此时膜表面官能团由胺类有机物的另一端的官能团所决定。因此,本 实施方式步骤二的在胺类有机物的水溶液中浸泡会改变聚酰胺复合膜表面的官能团,从而 降低膜表面羧基密度,使膜材料的表面负电荷也降低(或者更趋于正电荷)。由于膜表面负 电荷的降低,对阳离子的吸附降低、排斥升高,抑制阳离子的离子交换作用,从根本上解决 聚酰胺复合膜溶质返混通量高的问题。
[0018] 本实施方式的优点:
[0019] 本实施方式采用常见的化学试剂制备高选择性正渗透聚酰胺复合膜,使其在保持 高水通量优点的同时,溶质返混通量降低45. 7%?71%,有效地提高了正渗透膜对水中离 子(特别是阳离子)的选择性,对于正渗透技术在海水淡化等方面的实际应用具有十分重 要的现实意义。同时,由于本实施方式的特点在于将表面官能团修饰的方法原位嵌入到了 常规聚酰胺复合膜的制备工艺中,通过对现有技术装备的轻微工艺改进,即可实现大规模 工业化生产,具有工艺简单、操作方便等优点,具有良好的市场推广前景。
【具体实施方式】 [0020] 二:本实施方式与一的不同点是:步骤一所述的成 膜聚合物为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纤维素和三醋酸纤维素中的一种或几种的混 合物;步骤一所述的溶剂为二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、 1,4-二氧六环和丙酮中的一种或几种的混合物;步骤一所述的聚合物铸膜液中成膜聚合 物的质量分数为7%?20%。其他与一相同。
【具体实施方式】 [0021] 三:本实施方式与一或二之一不同的是:步骤一中所 述的平板膜形式的支撑层具体制备方法如下:将聚合物铸膜液涂覆在低密度无纺布的玻璃 板上,设置刮刀高度为100 y m?500 y m,进行延展后,浸没入去离子水中lOmin?60min, 得到平板膜形式的支撑层。其它与一或二之一相同。
[0022]
【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中所 述的中空纤维膜形式的支撑层具体制备方法如下:将聚合物铸膜液倒入纺丝机中,利用纺 丝机制成厚度为50 ym?300 ym厚的中空纤维膜形式的支撑层。其它与【具体实施方式】一 至三之一相同。
[0023]
【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二所述 的多元胺的水溶液中多元胺为间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、均苯三胺、哌嗪和哌嗪的衍 生物中的一种或几种的混合物。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
【具体实施方式】 [0024] 六:本实施方式与一至五之一不同的是:步骤二所述 的多元酰氯的有机溶液中多元胺酰氯为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯和对 苯二甲酰氯中的一种或几种的混合物;步骤二所述的多元酰氯的有机溶液中的溶剂为正庚 烷、正己烷、环己烷、萘、Isopar-G和Isopar-E中的一种或几种的混合物。其它与具体实施 方式一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0025] 七:本实施方式与一至六之一不同的是:步骤二所述 的步骤二所述的至少含有一个伯氨基的有机物为甲胺、乙胺、丙胺、联氨、乙二胺、丙二胺、 丁二胺、羟胺、间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、均苯三胺、哌嗪、哌嗪的衍生物、氨基化聚乙 二醇和端氨基树枝状大分子中的一种或几种的混合物。其它与一至六之一相 同。
【具体实施方式】 [0026] 八:本实施方式与一至七之一不同的是:步骤二中对 复合膜II进行熟化处理的方法:将复合膜II放入95°C的水中浸泡lmin?lOmin,取出后放 入质量浓度为〇. lg/L?0. 5g/L的次氯酸钠水溶液中浸泡0. 5min?lOmin,取出后放入质 量浓度为〇. 5g/L?2g/L的亚硫酸氢钠水溶液中浸泡0. 5min?5min,取出后放入95°C的 水中浸泡lmin?lOmin,得到高选择性正渗透聚酰胺复合膜。其它与一至七 之一相同。
[0027] 通过以下试验验证本发明的有益效果:
[0028] 试验一:本试验为一种高选择性正渗透聚酰胺复合膜的原位制备方法,具体是按 以下步骤进行:
[0029] 一、制备支撑层:将成膜聚合物与溶剂混合,在密封的条件下搅拌24h、在非密封 的条件下自然放置脱泡16h,得到聚合物铸膜液,然后通过非溶剂致相转化法将聚合物铸膜 液制备成平板膜形式的支撑层;
[0030] 二、制备活性层:将步骤一所制备的平板膜形式的支撑层的致密侧放入多元胺的 水溶液中浸泡2. 5min,取出后利用气刀吹脱表面多余的溶液液滴,再将致密侧放入多元酰 氯的有机溶液中浸泡〇. 5min,取出后竖直放置5min,得到复合膜I,然后将复合膜I放入 胺类有机物的水溶液中浸泡2min,得到复合膜II,取出复合膜II后对复合膜II进行熟化 处理,得到高选择性正渗透聚酰胺复合膜;所述的多元胺的水溶液中多元胺的质量浓度是 3.5% ;所述的多元酰氯的有机溶液中多元酰氯的质量浓度是0.2% ;所述的胺类有机物的 水溶液中胺类有机物的质量浓度是〇. 5% ;所述的胺类有机物为至少含有一个伯氨基的有 机物。
[0031] 步骤一所述的成膜聚合物为聚砜;步骤一所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮;步骤一 所述的聚合物铸膜液中成膜聚合物的质量分数为12. 5% ;
[0032] 步骤一中非溶剂致相转化法将聚合物铸膜液制备成平板膜形式的支撑层的方法: 将聚合物铸膜液涂覆在低密度无纺布的玻璃板上,设置刮刀高度为250 y m,进行延展后,浸 没入去离子水中30min,得到平板膜形式的支撑层;步骤二所述的多元胺的水溶液中多元 胺为间苯二胺;步骤二所述的多元酰氯的有机溶液中多元胺酰氯为均苯三甲酰氯;步骤二 所述的多元酰氯的有机溶液中的溶剂为Isopar-G ;步骤二所述的至少含有一个伯氨基的 有机物为丙二胺;
[0033] 步骤二中对复合膜II进行熟化处理的方法:将复合膜II放入95°C的水中浸泡 1. 5min,取出后放入质量浓度为0. 25g/L的次氯酸钠水溶液中浸泡1. 5min,取出后放入质 量浓度为2g/L的亚硫酸氢钠水溶液中浸泡0. 5min,取出后放入95°C的水中浸泡1. 5min,得 到高选择性正渗透聚酰胺复合膜。
[0034] 试验二:本试验为一种高选择性正渗透聚酰胺复合膜的原位制备方法,具体是按 以下步骤进行:
[0035] 一、制备支撑层:将成膜聚合物与溶剂混合,在密封的条件下搅拌24h、在非密封 的条件下自然放置脱泡16h,得到聚合物铸膜液,然后通过非溶剂致相转化法将聚合物铸膜 液制备成平板膜形式的支撑层;
[0036] 二、制备活性层:将步骤一所制备的平板膜形式的支撑层的致密侧放入多元胺的 水溶液中浸泡2min,取出后利用气刀吹脱表面多余的溶液液滴,再将致密侧放入多元酰氯 的有机溶液中浸泡lmin,取出后竖直放置5min,得到复合膜I,然后将复合膜I放入胺类 有机物的水溶液中浸泡4min,得到复合膜II,取出复合膜II后对复合膜III进行熟化处理,得 到高选择性正渗透聚酰胺复合膜;所述的多元胺的水溶液中多元胺的质量浓度是2%;所述 的多元酰氯的有机溶液中多元酰氯的质量浓度是0. 25%
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