一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，所述的制備方法是將帶有導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺加入哌嗪水溶液中，超聲使之分散均勻，再與含有均苯三甲酰氯和親油性納米二氧化鈦的有機(jī)溶液接觸發(fā)生界面聚合反應(yīng)制得改性復(fù)合納濾膜。利用這種方法制備的納濾膜，在對(duì)硫酸鈉和氯化鎂的截留率上得到了提高，最高為97.2%和88.5%，而對(duì)氯化鈉的截留率則較低（<30%），表現(xiàn)出對(duì)一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的高選擇能力，同時(shí)膜片的滲透通量和防腐性能得到一定的提高。而且制得的膜表面具有較多的氨基、亞胺基活性基團(tuán)以及酰胺鍵和納米粒子的存在，使之具有較好的親水性、抗污染性、電導(dǎo)性以及機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于多種鹽類的分離。
【專利說明】一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]納濾膜對(duì)二價(jià)離子和分子量大于200的溶質(zhì)的截留率大于90%，而對(duì)一價(jià)離子和低分子量溶質(zhì)的截留率一般低于50%，因而可實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的選擇性分離，從而在制藥、生物化工、食品、水處理等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其是水處理領(lǐng)域，主要用于以下4個(gè)方面:(I)飲用水的凈化；⑵海水淡化的預(yù)處理；⑶工業(yè)廢水的處理；⑷生活污水的處理。其中，采用納濾膜作為海水淡化的預(yù)處理，可以解決傳統(tǒng)海水淡化過程中的結(jié)垢污染問題，從而顯著降低反滲透膜海水淡化的成本和能耗。
[0003]目前制備納濾膜的方法最常見的為復(fù)合法，即在基膜上通過涂覆、界面聚合等方法制備具有納濾級(jí)別的功能層，因此復(fù)合膜是由支撐體和超薄功能層構(gòu)成。一般常用的支撐體為超濾膜，這些膜具有表面平整，中間為指狀大孔的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)往往含有較多的死端孔，影響復(fù)合膜的水通過量。而且隨著納濾膜的應(yīng)用范圍越來越廣泛，納濾膜處理的對(duì)象也越來越復(fù)雜。實(shí)際應(yīng)用中對(duì)膜具有不同截留分子量、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和耐污染等綜合性能的要求越來越高，單一的膜材料己很難滿足，這就需要對(duì)納濾膜進(jìn)行改性，以滿足現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)目前有機(jī)納濾膜截留選擇性較低、通量較小、防腐性能較差的不足，為了改善聚哌嗪酰胺納濾膜表面荷電性能和提高對(duì)于一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的截留選擇性，以及膜片的滲透通量和防腐性能，提出在納濾膜制備過程中加入導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺和納米二氧化鈦粒子對(duì)納濾膜進(jìn)行了改性，即導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺/親油性納米二氧化鈦改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0005]1.一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，所述方法包括以下步驟:
[0006](I)配置其中納米二氧化鈦均勻分散的均苯三甲酰氯有機(jī)相溶液，其中溶劑為IsoparG油，其中均苯三甲酰氯的濃度為0.1%?0.3%，納米二氧化鈦濃度為0.01%?0.05%ο ；
[0007](2)將聚砜支撐膜放入質(zhì)量濃度為0.1%?0.5%的哌嗪水溶液中浸泡30?180秒，其中哌嗪水溶液中含有質(zhì)量濃度為0.01%的十二烷基磺酸鈉和0.01%?1%導(dǎo)電態(tài)聚苯胺；
[0008](3)經(jīng)哌嗪溶液浸泡過的聚砜支撐膜用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液；
[0009](4)待溶液干后，與有機(jī)相溶液接觸20?120秒；
[0010](5)將上述過程制得的膜放入80?100°C的真空烘箱保持5?15分鐘，干燥即可。
[0011]作為優(yōu)選，上述一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法中所述的均苯三甲酰氯的質(zhì)量濃度為0.1%?0.3%，納米二氧化鈦質(zhì)量濃度為0.01?0.05%。[0012]作為優(yōu)選，上述的一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法中的納米二氧化鈦為親油性納米二氧化鈦，納米二氧化鈦的平均粒徑為40nm，所述的電態(tài)聚苯胺為酸摻雜導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺。
[0013]有益效果:納米聚苯胺在界面聚合反應(yīng)中與TMC反應(yīng)形成酰胺鍵，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)聚苯胺分子鏈可以與聚哌嗪酰胺網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)互穿復(fù)合，可以提高納濾膜的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)納米粒子的存在可以增強(qiáng)納濾膜的抗污染能力，提高膜滲透通量，改變膜表面荷電性能，可以有效調(diào)節(jié)對(duì)于各種一價(jià)二價(jià)鹽類的截留選擇性；而且所制得的該復(fù)合膜表面具有較多的氨基、亞胺基活性基團(tuán)，具有較好的親水性、抗污染性、電導(dǎo)性以及機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于多種鹽類的分離?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此:
[0015]實(shí)施例1
[0016]配置質(zhì)量濃度為0.2%的均苯三甲酰氯(TMC)有機(jī)相溶液，其中溶劑為IsoparG，加入0.01%的親油性納米二氧化鈦；配置質(zhì)量濃度為0.2%的哌嗪水溶液，然后加入質(zhì)量濃度為0.05%的導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺超聲分散均勻，將聚砜支撐膜放入哌嗪水溶液中浸泡120秒，然后用橡膠輥滾壓聚砜支撐膜，去除多余的溶液；待溶液干后，與有機(jī)相溶液接觸20秒；將該膜放入80°C的真空烘箱保持12分鐘，干燥制得改性納濾復(fù)合膜。用2000ppm的硫酸鈉水溶液、氯化鎂、氯化鈉水溶液在IMPa壓力下測(cè)試膜的初始性能，該膜對(duì)Na2SO4和MgCl2的脫鹽率分別為97.2%和88.5%，對(duì)NaCl的脫除率率為24.1%，純水通量為45.5L/h/m2。
[0017]實(shí)施例2
[0018]配置質(zhì)量濃度為0.2%的均苯三甲酰氯(TMC)有機(jī)相溶液，其中溶劑為IsoparG，；配置質(zhì)量濃度為0.2%的哌嗪水溶液，將聚砜支撐膜放入哌嗪水溶液中浸泡120秒，然后用橡膠輥滾壓聚砜支撐膜，去除多余的溶液；待溶液干后，與剛超聲分散完成的有機(jī)相溶液接觸20秒；將該膜放入80°C的真空烘箱保持12分鐘，干燥制得納濾復(fù)合膜并用2000ppm的硫酸鈉水溶液、氯化鎂、氯化鈉水溶液在IMPa壓力下測(cè)試膜的初始性能,膜片對(duì)Na2SO4和MgCl2的脫鹽率分別為89.2%和66.7%，對(duì)NaCl的脫除率率分別為30.7%，通量為35.6L/h/
m2o
[0019]實(shí)施例3-7
[0020]改變水相溶液中導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺(PANI)的添加量，其他步驟與實(shí)施例1相同的操作方法，制備復(fù)合膜并測(cè)試，得到結(jié)果如下表:
【權(quán)利要求】
1.一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，其特征包括以下步驟: (1)配置其中納米二氧化鈦均勻分散的均苯三甲酰氯有機(jī)相溶液，其中溶劑為IsoparG 油； (2)將聚砜支撐膜放入質(zhì)量濃度為0.1%?0.5%的哌嗪水溶液中浸泡30秒?180秒，其中哌嗪水溶液中含有質(zhì)量濃度為0.01%的十二烷基磺酸鈉和0.01%?1%導(dǎo)電態(tài)聚苯胺； (3)經(jīng)哌嗪溶液浸泡過的聚砜支撐膜用橡膠輥滾壓，去除多余的溶液； (4)待溶液干后，與有機(jī)相溶液接觸20?120秒； (5)將上述過程制得的膜放入80?100°C的真空烘箱保持5?15分鐘，干燥即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，其特征在于所述的均苯三甲酰氯的質(zhì)量濃度為0.1%?0.3%，納米二氧化鈦質(zhì)量濃度為0.01?0.05%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米材料改性聚哌嗪酰胺納濾膜的制備方法，其特征在于所述的納米二氧化鈦為親油性納米二氧化鈦，納米二氧化鈦的平均粒徑為40nm，所述的電態(tài)聚苯胺為酸摻雜導(dǎo)電態(tài)納米聚苯胺。
【文檔編號(hào)】B01D69/10GK103877872SQ201410124318
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】周勇, 李洪懿, 翟丁, 高從堦 申請(qǐng)人:杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司