CN112316755A - 一种复合纳滤膜及其制备方法 - Google Patents

一种复合纳滤膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112316755A
CN112316755A CN202010818598.0A CN202010818598A CN112316755A CN 112316755 A CN112316755 A CN 112316755A CN 202010818598 A CN202010818598 A CN 202010818598A CN 112316755 A CN112316755 A CN 112316755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
membrane
lysine
nanofiltration membrane
solution
composite nanofiltration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010818598.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112316755B (zh
Inventor
于水利
顾正阳
黎雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN202010818598.0A priority Critical patent/CN112316755B/zh
Publication of CN112316755A publication Critical patent/CN112316755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112316755B publication Critical patent/CN112316755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/442—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by nanofiltration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

一种复合纳滤膜，包含具有光滑超薄和两性离子聚合物的特性的赖氨酸型聚酰胺选择层，对无机盐离子具有高透过率，同时能够截留小分子有机物，具有高通量、抗污染的特点。所述赖氨酸型聚酰胺选择层是通过赖氨酸与多元酰氯的酰胺化反应获得。所述复合纳滤膜的制备方法，以赖氨酸为水相反应单体，以有机碱溶液为水相溶液pH调节剂，在多价阳离子无机盐的辅助聚合作用下，通过赖氨酸与多元酰氯在多孔支撑膜上进行界面聚合反应制备得到。本发明公开的纳滤膜制备所用的水相反应原料绿色环保，膜制备工艺简便温和，对水中无机盐与有机物分离能力强，适于工业化生产及应用。

Description

一种复合纳滤膜及其制备方法
技术领域
本发明属于纳滤膜分离技术领域，涉及具有高无机盐透过率、高有机物截留水平的高通 量、抗污染复合纳滤膜的制备方法。
背景技术
以水资源短缺与水源污染为特点的水危机已经成为制约当前社会与环境可持续发展的全 球性问题。与传统的分离纯化技术(吸附、混凝、氧化和生物法)相比，膜技术具有分离效 率高、操作过程简单且运行能耗低等优势，是实现水资源净化的有效途径。纳滤(NF)是介 于超滤(UF)与反渗透(RO)之间的一种膜分离过程，能够有效截留小分子有机物污染物， 并且具有较高的水通量，目前已经广泛应用于饮用水生产、污废水处理、化工分离、食品和 医药分离等领域。
将哌嗪或间苯二胺作为水相单体进行界面聚合制备的聚酰胺复合纳滤膜是当前纳滤膜的 主要类型，这类纳滤膜对无机盐离子尤其是高价离子具有很高的截留能力。然而，基于哌嗪 和间苯二胺为胺单体制备的纳滤膜的对无机盐具有高去除率，这在实际的饮用水及污废水处 理过程引起了严重的问题：(1)无机盐在原水一侧的浓差极化会导致膜污染问题加剧；(2) 高盐浓度的纳滤浓缩液难以得到妥善处理与处置；(3)现有研究表明，哌嗪与间苯二胺等原 料具有化学不稳定性，并且对生物具有健康风险等危害。除此之外，由于当前高品质健康饮 用水对于矿物元素的需求，最近的研究均提出在纳滤饮用水生产过程中应当保留水中的矿物 盐成分。因此，选择绿色环保的水相反应原料制备出对水中小分子有机污染物具有高效去除 能力并且能够透过无机盐离子的纳滤膜，并提高现有纳滤膜的通量和抗污染水平，能够进一 步拓宽纳滤膜的应用范围，也是高性能纳滤膜的制备目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的 制备方法，采用绿色环保的水相单体原料——赖氨酸(Lys)，在高价无机盐离子的辅助聚合 作用下，与多元酰氯进行界面聚合制备纳滤膜，解决了现有商用纳滤膜在制备方面反应原料 安全稳定性差，在应用中对无机盐脱除率高、通量水平低及不抗污染等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种复合纳滤膜，包含具有光滑超薄和两性离子聚合物的特性的赖氨酸型聚酰胺选择层， 对无机盐离子具有高透过率(无机盐透过率大于80％)，同时能够截留小分子有机物(分子量 为300Da～1000Da)，具有高通量(通量大于12L/(m2·h·bar))、抗污染(污染后的膜经物理 清洗后通量恢复率大于90％)的特点。
进一步，所述赖氨酸型聚酰胺选择层是通过赖氨酸与多元酰氯的酰胺化反应获得。
上述复合纳滤膜的制备方法，以赖氨酸为水相反应单体，以有机碱溶液为水相溶液pH 调节剂，在多价阳离子无机盐的辅助聚合作用下，通过赖氨酸与多元酰氯在多孔支撑膜上进 行界面聚合反应制备得到。包括以下步骤：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体溶解于纯水中，向溶液中加入高价阳离子无机盐，充分 搅拌并用有机碱溶液将溶液的pH值调在13.0±0.2；
(2)配置有机相溶液：向有机溶剂中加入多元酰氯，充分搅拌溶解并避光保存；
(3)将水相溶液倾倒向多孔支撑膜的表面并浸没，随后倒掉水相溶液并除去支撑膜表面的 残留液滴；
(4)将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面，进行反应，反应结束之后用纯有机溶剂冲洗膜 表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)对膜进行干燥处理，最后用纯水或乙醇溶液充分润洗干燥后的膜，即可得到赖氨酸型 聚酰胺复合纳滤膜产品。
可选地，步骤(1)中，所述高价阳离子无机盐的浓度为0.005～0.05％(w/v)；和/或，
步骤(2)中，所述多元酰氯的浓度为0.025～0.2％(w/v)；和/或，
步骤(3)中，将水相溶液倾倒向多孔支撑膜的表面并浸没1～5分钟；并用压缩空气或 氮气吹脱支撑膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；和/或，
步骤(4)中，将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面，进行反应15～90秒；和/或，
步骤(5)中，在15～80℃温度下对膜进行干燥处理0～20分钟，所述乙醇溶液的浓度 为0.1～0.5％(w/v)。
可选地，所述步骤(1)中采用的水相溶液为赖氨酸或赖氨酸衍生物的水溶液。
可选地，所述的赖氨酸溶液浓度为0.25～2.0％(w/v)。
可选地，所述步骤(1)中所述的高价阳离子无机盐为二价、三价或四价阳离子无机盐。
可选地，所述步骤(1)中述的高价阳离子无机盐包括氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌、 硫酸镁、硫酸锌、氯化锆中的一种以上。
可选地，所述步骤(1)中采用的有机碱溶液包括三乙胺、三乙醇胺、三乙烯二胺、四甲 基乙二胺，吡啶中的一种以上。
可选地，所述的有机溶剂为正己烷、环己烷、甲苯、正庚烷或正辛烷中的一种以上。
可选地，所述的多孔支撑膜为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、磺化聚醚砜(SPES)、或聚丙烯腈(PAN)超滤膜。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：选用了绿色环保的赖氨酸作为水 相反应单体原料与多元酰氯进行界面聚合，制备的赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜发挥了赖氨酸 的长链结构特性，具有疏松超薄的膜层厚度，因此具有更高的过水通量及无机盐透过率；并 且赖氨酸的两性离子化学性质赋予纳滤膜以两性离子聚合物的特性，使纳滤膜表现出优异的 抗污染能力。除此之外，本开发者结合大量的实验来对本发中对无机盐透过及有机物截留的 高通量抗污染复合纳滤膜进行通量、对不同无机盐离子以及无机盐和有机物混合溶液去除率 进行表征评价，实验样品选取实施例1制备的产品。
附图说明
图1为本发明赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜与两种商业纳滤膜的抗污染实验对比图。
图2a为实施例1使用的赖氨酸的结构式。
图2b为实施例1所制备的赖氨酸型聚酰胺的化学结构式。
图3a为聚醚砜多孔超滤基膜的表面扫描电镜图。
图3b为界面聚合后的赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜表面扫描电镜图。
图4为本发明新型赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜原子力显微镜形貌图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进一步加以说明。
实施例1
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为1％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.02％(w/v)的氯化钙无机盐， 并用三乙胺碱溶液将溶液pH值调整为13.0；
(2)配置有机相溶液：向正己烷有机溶剂中加入0.1％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶解 后避光保存；
(3)以聚醚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先将水 相赖氨酸溶液倾倒在聚醚砜基膜表面并浸润2分钟，随后倒掉水相溶液，并用压缩空 气或氮气吹脱聚醚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正己烷溶液倾倒在聚醚砜基膜表面，进行反应60秒，待反应结束 之后用正己烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在30℃温度下对膜进行热处理干燥3分钟，最后用0.2％(w/v)乙醇溶液充分润洗热处 理后的膜，即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
图2b给出了实施例1所制备的赖氨酸型聚酰胺的化学结构式。图2a给出了聚醚砜多孔 超滤基膜的表面扫描电镜图，其表面明显均匀分布有小孔；图2b为界面聚合后的赖氨酸型聚 酰胺复合纳滤膜表面扫描电镜图，其表面极其光滑，这与传统哌嗪或间苯二胺单体形成的纳 滤膜表面形貌明显不同；图2a与2b的对比清晰的表明了赖氨酸型聚酰胺选择层的形成。图 3为赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜表面原子力显微镜形貌图，能够看出本发明的纳滤膜表面极 其光滑，表面粗糙度仅为0.84nm。
实验方法：
取本发明实施例1所得的赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜，对其水处理效能进行测试，采用 的操作条件为：对多种无机盐离子进行测试时，进料液浓度为5000mg/L；对有机物和无机 盐混合溶液进行分离效果测试时，选择的有机物分别为100mg/L PEG300、100mg/L的铬黑T 染料、20mg/L腐殖酸(HA)、50mg/L海藻酸钠(SA)，无机盐均为1000mg/L的硫酸镁溶液；操作压力为0.3MPa，操作温度为25℃，水溶液pH值为7.0；按照水通量和截留率的计 算公式得到膜的水通量与截留率。其中水通量(F)是指在一定操作压力下，单位时间(t) 内透过单位膜面积(A)的水的体积(V)，单位为L/(m2·h)，是衡量纳滤膜过水能力的参数， 其计算公式为：
F＝V/(A·t)
截留率(R)是指在一定操作压力下，纳滤膜的进料液溶质浓度(Cf)与滤出液中溶质浓 度(Cp)之差与进料液溶质浓度的比，是评价纳滤膜对于无机盐离子或有机分子等溶质去除 能力的参数，其计算公式为：
R(％)＝(Cf-Cp)/Cf×100％
其中纳滤膜对于无机盐的截留率越低，则其透过率(1-R)越高，这是本发明所需要纳滤 膜能够实现的目标。
纳滤膜的抗污染能力是通过衡量在相同的实验条件下，纳滤膜的通量衰减率基于时间的 变化以及清洗后膜通量恢复率进行评价。具体实验方式为在0.3MPa的操作压力下，记录不 同纳滤膜对1000mg/L Na2SO4、100mg/L CaCl2与100mg/L牛血清白蛋白混合溶液的过滤通 量随时间的变化，以及检测对纳滤膜进行水力冲洗后膜通量的恢复率，通量恢复率的计算公 式为清洗后通量(J清洗后)与初始通量(J初始)的比值，如下式：
FRR(％)＝J清洗后/J初始×100％
在相同的实验条件下，纳滤膜清洗后的通量恢复率越高，表明其抗污染能力越强，这是 本发明所需要纳滤膜能够实现的目标。
实施例1开发的赖氨酸型聚酰胺纳滤膜的模型能检测实验结果如表1所示，此外，本发 明对比了赖氨酸型复合纳滤膜与两种商业纳滤膜的分离性能及膜抗污染性能，如表2及图1 所示。
表1实施例1中赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜纳滤性能检测结果
Figure BDA0002633646200000041
表2部分商业纳滤膜的膜基本性能检测结果
Figure BDA0002633646200000042
Figure BDA0002633646200000051
从表1可以看出，本发明的赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜具有高无机盐透过率及高有机物 截留能力；将其与表2中所列出的两种商业纳滤膜的性能进行对比，本发明的纳滤膜的过滤 通量高，并且无机盐的透过率高，适用于进行有机物与无机盐的分离。从表1的赖氨酸型聚 酰胺复合纳滤膜与两种商业纳滤膜的抗污染对比实验中可以得出，本发明的纳滤膜具有良好 的稳定性与抗污染能力，即在相同的过滤运行条件下，纳滤膜的通量衰减率低于两种商业的 纳滤膜，并且经物理清洗后的通量恢复率高于两种商业纳滤膜，具有良好的抗污染性能。另 外，本发明所用的原材料-赖氨酸(Lys)方便易得，膜制备工艺简便、生产成本低，膜的分 离性能优异，具有良好的工业实用性。
实施例2
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为0.25％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.05％(w/v)的氯化镁无机 盐，并用三乙胺将溶液pH值调整为13.2；
(2)配置有机相溶液：向环己烷有机溶剂中加入0.15％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶 解并避光保存；
(3)以磺化聚醚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先 将水相赖氨酸溶液倾倒在磺化聚醚砜基膜表面并浸润3分钟，随后倒掉水相溶液，并 用压缩空气或氮气吹脱磺化聚醚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的环己烷溶液倾倒在磺化聚醚砜基膜表面，进行反应80秒，待反应 结束之后用环己烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在20℃温度下对膜进行干燥处理15分钟，最后用0.5％(w/v)乙醇溶液充分润洗热处理 后的膜，即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例3
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为1.5％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.01％(w/v)的氯化锆无机 盐，并用三乙醇胺将溶液pH值调整为12.8；
(2)配置有机相溶液：向正辛烷有机溶剂中加入0.025％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶 解并避光保存；
(3)以聚偏氟乙烯超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先 将水相赖氨酸溶液倾倒在聚偏氟乙烯基膜表面并浸润5分钟，随后倒掉水相溶液，并 用压缩空气或氮气吹脱聚偏氟乙烯基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正辛烷溶液倾倒在聚偏氟乙烯基膜表面，进行反应90秒，待反应 结束之后用正辛烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在45℃温度下对膜进行热处理干燥5分钟，最后用纯水充分润洗热处理后的膜，即可 得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例4
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为2％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.03％(w/v)的硫酸锌无机盐， 并用三乙烯二胺将溶液pH值调整为13.1；
(2)配置有机相溶液：向甲苯和环己烷混合有机溶剂中加入0.075％(w/v)的均苯三甲酰氯， 充分搅拌溶解并避光保存；
(3)以聚丙烯腈超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先将 水相赖氨酸溶液倾倒在聚丙烯腈基膜表面并浸润1分钟，随后倒掉水相溶液，并用压 缩空气或氮气吹脱聚丙烯腈基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的混合有机溶液倾倒在聚丙烯腈基膜表面，进行反应15秒，待反应 结束之后用甲苯和环己烷混合有机溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在60℃温度下对膜进行热处理干燥2分钟，最后用0.1％(w/v)乙醇溶液充分润洗热处 理后的膜，即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例5
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为0.75％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.04％(w/v)的氯化锌与氯 化钙混合无机盐(物质的量比为1:1)，并用三乙胺将溶液pH值调整为13.0；
(2)配置有机相溶液：向正庚烷有机溶剂中加入0.05％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶 解并避光保存；
(3)以聚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先将水相 赖氨酸溶液倾倒在聚砜基膜表面并浸润4分钟，随后倒掉水相溶液，并用压缩空气或 氮气吹脱聚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正庚烷溶液倾倒在聚砜基膜表面，进行反应30秒，待反应结束之 后用纯正庚烷有机溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在25℃温度下对膜进行热处理干燥10分钟，最后用0.35％(w/v)乙醇溶液充分润洗热 处理后的膜，即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例6
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为1％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.025％(w/v)的硫酸镁无机盐， 并用四甲基乙二胺将溶液pH值调整为13.2；
(2)配置有机相溶液：向正己烷有机溶剂中加入0.18％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶 解并避光保存；
(3)以聚醚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先将水 相赖氨酸溶液倾倒在聚醚砜基膜表面并浸润2分钟，随后倒掉水相溶液，并用压缩空 气或氮气吹脱聚醚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正己烷溶液倾倒在聚醚砜基膜表面，进行反应45秒，待反应结束 之后用正己烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在15℃温度下对膜进行热处理干燥20分钟，用0.2％(w/v)乙醇溶液充分润洗上述膜， 即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例7
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为0.5％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.035％(w/v)的氯化锆与氯 化镁混合无机盐，并用吡啶将溶液pH值调整为12.9；
(2)配置有机相溶液：向正己烷有机溶剂中加入0.2％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶解 并避光保存；
(3)以磺化聚醚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先 将水相赖氨酸溶液倾倒在磺化聚醚砜基膜表面并浸润2.5分钟，随后倒掉水相溶液， 并用压缩空气或氮气吹脱磺化聚醚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正己烷溶液倾倒在磺化聚醚砜基膜表面，进行反应75秒，待反应 结束之后用正己烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在25℃温度下对反应后膜干燥处理0分钟，用0.25％(w/v)乙醇溶液充分润洗上述膜， 即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
实施例8
一种具有高无机盐透过及有机物截留的高通量抗污染复合纳滤膜的制备方法，具体步骤 如下：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体(其结构式如附图2a所示)加入纯水中充分搅拌溶解， 配置成浓度为1.5％(w/v)赖氨酸水溶液，随后向溶液中加入0.01％(w/v)的氯化锆无机 盐，并用三乙醇胺将溶液pH值调整为13.0；
(2)配置有机相溶液：向正己烷有机溶剂中加入0.75％(w/v)的均苯三甲酰氯，充分搅拌溶 解并避光保存；
(3)以聚醚砜超滤基膜作为多孔支撑膜，将其固定在10×10cm的膜制备板框中，首先将水 相赖氨酸溶液倾倒在聚醚砜基膜表面并浸润3分钟，随后倒掉水相溶液，并用压缩空 气或氮气吹脱聚醚砜基膜表面的残留液滴，用无尘纸吸干膜表面明水；
(4)将均苯三甲酰氯的正己烷溶液倾倒在聚醚砜基膜表面，进行反应60秒，待反应结束 之后用正己烷溶剂冲洗膜表面以除去未反应的酰氯单体；
(5)在30℃温度下对反应后膜干燥处理10分钟，用纯水溶液充分润洗上述膜，即可得到 赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟 悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理 应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域 技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种复合纳滤膜，其特征在于：包含具有光滑超薄和两性离子聚合物的特性的赖氨酸型聚酰胺选择层，对无机盐离子具有高透过率，同时能够截留小分子有机物，具有高通量、抗污染的特点。
2.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于：所述高透过率是指无机盐透过率大于80％，所述小分子有机物的分子量为300Da～1000Da，所述高通量是指通量大于12L/(m2·h·bar)，所述抗污染是指污染后的膜经物理清洗后通量恢复率大于90％。
3.根据权利要求1所述的复合纳滤膜，其特征在于：所述赖氨酸型聚酰胺选择层是通过赖氨酸与多元酰氯的酰胺化反应获得。
4.权利要求1所述复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：以赖氨酸为水相反应单体，以有机碱溶液为水相溶液pH调节剂，在多价阳离子无机盐的辅助聚合作用下，通过赖氨酸与多元酰氯在多孔支撑膜上进行界面聚合反应制备得到。
5.根据权利要求4所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置水相溶液：将赖氨酸单体溶解于纯水中，向溶液中加入高价阳离子无机盐，充分搅拌并用有机碱溶液将溶液的pH值调在13.0±0.2；
(2)配置有机相溶液：向有机溶剂中加入多元酰氯，充分搅拌溶解并避光保存；
(3)将水相溶液倾倒向多孔支撑膜的表面并浸没，随后倒掉水相溶液并除去支撑膜表面的残留液滴；
(4)将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面，进行反应，反应结束之后用纯有机溶剂冲洗膜表面；
(5)对膜进行干燥处理，最后用纯水或乙醇溶液充分润洗干燥后的膜，即可得到赖氨酸型聚酰胺复合纳滤膜产品。
6.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述高价阳离子无机盐的浓度为0.005～0.05％(w/v)；和/或，
步骤(2)中，所述多元酰氯的浓度为0.025～0.2％(w/v)；和/或，
步骤(3)中，将水相溶液倾倒向多孔支撑膜的表面并浸没1～5分钟；和/或，
步骤(4)中，将有机相溶液倾倒在多孔支撑膜表面，进行反应15～90秒；和/或，
步骤(5)中，在15～80℃温度下对膜进行干燥处理0～20分钟，所述乙醇溶液的浓度为0.1～0.5％(w/v)。
7.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用的水相溶液为赖氨酸或赖氨酸衍生物的水溶液。
8.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的赖氨酸溶液浓度为0.25～2.0％(w/v)。
9.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述的高价阳离子无机盐为二价、三价或四价阳离子无机盐。
10.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中述的高价阳离子无机盐包括氯化钙、氯化镁、氯化铝、氯化锌、硫酸镁、硫酸锌、氯化锆中的一种以上。
11.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用的有机碱溶液包括三乙胺、三乙醇胺、三乙烯二胺、四甲基乙二胺，吡啶中的一种以上。
12.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂包括正己烷、环己烷、甲苯、正庚烷或正辛烷中的一种以上。
13.根据权利要求5所述的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的多孔支撑膜为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜、磺化聚醚砜、或聚丙烯腈超滤膜。
CN202010818598.0A 2020-08-14 2020-08-14 一种复合纳滤膜及其制备方法 Active CN112316755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010818598.0A CN112316755B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种复合纳滤膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010818598.0A CN112316755B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种复合纳滤膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112316755A true CN112316755A (zh) 2021-02-05
CN112316755B CN112316755B (zh) 2022-03-04

Family

ID=74303308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010818598.0A Active CN112316755B (zh) 2020-08-14 2020-08-14 一种复合纳滤膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112316755B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113750800A (zh) * 2021-10-26 2021-12-07 天津工业大学 一种精氨酸改性复合纳滤膜的制备方法
CN114699930A (zh) * 2022-03-01 2022-07-05 郑州大学 一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法
CN115178109A (zh) * 2022-08-01 2022-10-14 同济大学 一种基于共价有机框架复合物ncof的复合纳滤膜及其制备方法
CN115382399A (zh) * 2022-06-10 2022-11-25 上海淳罡环境科技有限公司 基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109289557A (zh) * 2018-11-02 2019-02-01 中国科学院过程工程研究所 一种脱色膜及其制备方法和应用
CN110270229A (zh) * 2019-07-22 2019-09-24 天津工业大学 双重响应性中空纤维复合膜的制备方法
CN110339724A (zh) * 2019-06-26 2019-10-18 四川大学 一种具有盐浓度响应性复合聚酰胺膜及其制备方法和用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109289557A (zh) * 2018-11-02 2019-02-01 中国科学院过程工程研究所 一种脱色膜及其制备方法和应用
CN110339724A (zh) * 2019-06-26 2019-10-18 四川大学 一种具有盐浓度响应性复合聚酰胺膜及其制备方法和用途
CN110270229A (zh) * 2019-07-22 2019-09-24 天津工业大学 双重响应性中空纤维复合膜的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RUIZHANG XU ET AL.: "Influence of L-lysine on the permeation and antifouling performance of polyamide thin film composite reverse osmosis membranes", 《RSC ADVANCES》 *
RUIZHANG XU ET AL.: "Preparation and performance of a charge-mosaic nano fi ltration membrane", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *
TIANYU LIU ET AL.: "Enhancing the permeability and anti-fouling properties of a polyamide thin- fi lm composite reverse osmosis membrane via surface grafting of L-lysine", 《RSC ADVANCES》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113750800A (zh) * 2021-10-26 2021-12-07 天津工业大学 一种精氨酸改性复合纳滤膜的制备方法
CN114699930A (zh) * 2022-03-01 2022-07-05 郑州大学 一种用于染料废水处理的聚氮杂环酰胺膜及其制备方法
CN115382399A (zh) * 2022-06-10 2022-11-25 上海淳罡环境科技有限公司 基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品
CN115178109A (zh) * 2022-08-01 2022-10-14 同济大学 一种基于共价有机框架复合物ncof的复合纳滤膜及其制备方法
CN115178109B (zh) * 2022-08-01 2023-08-15 同济大学 一种基于共价有机框架复合物ncof的复合纳滤膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112316755B (zh) 2022-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112316755B (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法
Jiang et al. Hydrogel-embedded tight ultrafiltration membrane with superior anti-dye-fouling property for low-pressure driven molecule separation
CN109126463B (zh) 一种含微孔中间层高通量纳滤膜的制备方法
Li et al. Treatment of oily wastewater by organic–inorganic composite tubular ultrafiltration (UF) membranes
CN108905624B (zh) 一种聚酯聚酰胺两性电荷复合纳滤膜及其制备方法
WO2018120476A1 (zh) 一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用
Jin et al. Preparation of thin-film composite nanofiltration membranes with improved antifouling property and flux using 2, 2′-oxybis-ethylamine
CN105435653B (zh) 一种对二价离子脱除具有高选择性的复合纳滤膜及其制备方法
CN111437732B (zh) 一种高选择性高通量纳滤膜的制备方法
CN102151499B (zh) 一种聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法
CN108355497B (zh) 一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用
Yang et al. High proton selectivity membrane based on the keto-linked cationic covalent organic framework for acid recovery
CN105617882A (zh) 一种壳聚糖修饰氧化石墨烯纳米复合正渗透膜及其制备方法
CN114100374B (zh) 一种单价离子选择性阳离子交换膜及其制备方法和应用
CN110201544B (zh) 一种高通量高选择性纳滤膜及其制备方法
CN110327796B (zh) 一种两性离子修饰的聚哌嗪酰胺纳滤膜的制备方法
Yu et al. Preparation of highly permeable and selective nanofiltration membranes with antifouling properties by introducing the capsaicin derivative into polyamide thin selective layer by bidirectional interfacial polymerization
CN112210081B (zh) 磺化氧化石墨烯负载金属有机框架改性正渗透纳米复合膜及其制备方法
Neelakandan et al. Preparation of NOx modified PMMA–EGDM composite membrane for the recovery of chromium (VI)
CN115382399A (zh) 基于UiO-66的纳米粒子复合纳滤膜制备方法及其产品
CN109081430A (zh) 可加速水处理过程的还原性氧化石墨烯改性膜的制备方法
CN111282439B (zh) 一种结构优化的抗污染聚酰胺复合膜
CN115055061A (zh) 一种具有高渗透选择性的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法
Prihandana et al. Effect of Polyvinylpyrrolidone on Polyvinylidene Fluoride/Hydroxyapatite-Blended Nanofiltration Membranes: Characterization and Filtration Properties
Zhou et al. Preparation of highly selective nanofiltration composite membranes based on a novel soluble rigidly contorted monomer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant