一種兩性荷電納濾膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩性荷電納濾膜的制備方法，使用光敏性的聚合物制備的膜作為基膜，浸入正電荷處理液中后取出置于紫外燈下照射，正電荷處理液中含正電荷分子，用強堿調(diào)節(jié)pH值，并加四丁溴化銨；將得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中后取出置于紫外燈下照射，得到具有兩性荷電的納濾膜；負電荷處理液中含負電荷分子，該方法能夠使納濾膜的表面帶正負兩種電荷，對溶液中正負離子均具有良好的截留性能，并使膜的表面性質(zhì)能在較大范圍內(nèi)改變，以適用于不同的分離體系。
【專利說明】一種兩性荷電納濾膜的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納濾分離膜的制備方法，具體涉及一種兩性荷電納濾膜的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]納濾膜是介于超濾和反滲透之間的新型膜分離技術(shù)。其操作壓力范圍在
0.2-1.0MPa，膜的截留分子量在200-1000范圍內(nèi)。和超濾膜，反滲透膜相比較，納濾膜在較低的操作壓力下具有高的水通量和高的截留率，特別是對二價離子和低分子量的有機小分子具有高的截留率(大于98%)。因此納濾膜被廣泛的應(yīng)用于苦咸水脫鹽，醫(yī)藥、食品和生物等行業(yè)。
[0003]納濾膜的制備工藝大致有以下幾種:相轉(zhuǎn)化法、稀溶液涂層法、界面聚合法、熱誘導(dǎo)相轉(zhuǎn)化法和化學(xué)改性法等。其中，界面聚合法是最常用的方法，例如:
[0004]中國專利申請CN1586702公開了一種采用表面接枝技術(shù)制備親水性納濾膜的方法。其中，表面接枝方法主要為輻照接枝的方法，包括低溫等離子體輻照、紫外輻照和高能射線輻照等，該方法具有操作簡單、反應(yīng)可控、膜的分離性能可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)等特點。特別適用于親水性納濾膜的制備；
[0005]中國專利申請CN1803265公開了一種通過輻照共聚接枝技術(shù)制備具有優(yōu)良分離性能的親水性納濾膜的方法。所用的基膜是一種光活性的聚合物超濾膜，在有光敏劑或無光敏劑存在下通過輻照共聚接枝的方法引入至少兩種強極性親水單體。制成的納濾膜具有優(yōu)良的親水性，對II價離子有很高的截留率和滲透通量，該方法具有操作簡單、反應(yīng)可控、膜的分離性能可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)等特點。
[0006]而荷電納濾膜對物質(zhì)的分離主要是靠孔徑篩分作用和靜電排斥作用來實現(xiàn)的，表現(xiàn)為對含高價離子的鹽溶液有很高的截留率。但是上述專利制備的荷電納濾膜大多是荷一種電荷的，即荷負電或荷正電。這些膜對含有與中心離子相同電荷的高價離子鹽溶液都有很好的截留作用，但是當(dāng)溶液中存在與中心離子相反電荷的高價反離子時，由于高價反離子對中心離子的屏蔽作用導(dǎo)致膜對相應(yīng)鹽溶液的截留性能下降。為了解決這一問題，需要提供一種有效制備兩性納濾膜的制備方法。
[0007]適用于制備兩性荷電納濾膜的接枝單體可在更大范圍內(nèi)選擇，。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提出一種兩性荷電納濾膜的制備方法，該方法能夠使納濾膜的表面帶正負兩種電荷，對溶液中正負離子均具有良好的截留性能，并使膜的表面性質(zhì)能在較大范圍內(nèi)改變，以適用于不同的分離體系。
[0009]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種兩性荷電納濾膜的制備方法，依次包括以下步驟:
[0011](I)使用光敏性的聚合物制備的膜作為基膜，浸入正電荷處理液中5-10min之后取出置于紫外燈下照射1-1Omin ;正電荷處理液中含質(zhì)量分數(shù)為1-8%的正電荷分子，用強堿調(diào)節(jié)pH值在9-10之間，并加入質(zhì)量分數(shù)為0.2-0.8%的四丁溴化銨；
[0012](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中10_20min之后取出置于紫外燈下照射5-30min，得到具有兩性荷電的納濾膜；負電荷處理液中含質(zhì)量分數(shù)為3-10%的負電荷分子；
[0013]其中，基膜為聚砜膜、聚醚砜或聚醚酮；
[0014]正電荷分子為苯乙烯磺酸鈉、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；
[0015]負電荷分子為2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基甲酯。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:制備了具有正負兩性電荷的納濾膜，使其對正負離子均具有良好的截留性能，同時也使納濾膜能夠應(yīng)用于更廣泛的分離體系；將正電荷處理液調(diào)節(jié)PH值到堿性，并加入催化劑四丁溴化銨，使其能夠在膜表面預(yù)先形成交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高負載分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018]制備正電荷處理液:將一定量的苯乙烯磺酸鈉溶于水中,用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)價PH值至9，然后加入少量的四丁溴化銨，是最終的處理液中含苯乙烯磺酸鈉1%，四丁溴化銨0.2%。
[0019]制備負電荷處理液:將一定量的2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶于水中，制成質(zhì)量分數(shù)為3%的水溶液。
[0020](I)使用聚砜膜作為基膜，浸入上述的正電荷處理液中5min之后取出，取出后置于紫外燈下照射Imin ；
[0021](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中1min之后取出置于紫外燈下照射5min，之后放入超聲清洗器中用去離子水反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體及形成的均聚物，從而得到具有兩性荷電的納濾膜。經(jīng)過測試，制得的兩性荷電納濾膜在0.3MPa的條件下，對濃度為0.1%的MgSO4、MgCl2、Na2SO4溶液中的三種鹽的截留率分別為64.4%,66.3%,33.8%。
[0022]實施例2
[0023]制備正電荷處理液:將一定量的苯乙烯磺酸鈉溶于水中,用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)價PH值至10，然后加入少量的四丁溴化銨，是最終的處理液中含苯乙烯磺酸鈉8%，四丁溴化銨0.8%。
[0024]制備負電荷處理液:將一定量的2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨溶于水中，制成質(zhì)量分數(shù)為10%的水溶液。
[0025](I)使用聚砜膜作為基膜，浸入上述的正電荷處理液中1min之后取出，取出后置于紫外燈下照射1min ；
[0026](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中20min之后取出置于紫外燈下照射30min，之后放入超聲清洗器中用去離子水反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體及形成的均聚物，從而得到具有兩性荷電的納濾膜。經(jīng)過測試，制得的兩性荷電納濾膜在0.3MPa的條件下，對濃度為0.1%的MgSO4、MgCl2、Na2SO4溶液中的三種鹽的截留率分別為93.2%,26.3%,87.6%o
[0027]實施例3
[0028]制備正電荷處理液:將一定量的丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于乙醇水中，用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)價pH值至10，然后加入少量的四丁溴化銨，是最終的處理液中含丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸4%，四丁溴化銨0.3%。
[0029]制備負電荷處理液:將一定量的甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯溶于乙醇水溶液中，制成質(zhì)量分數(shù)為5%的乙醇水溶液。
[0030](I)使用聚醚砜膜作為基膜，浸入上述的正電荷處理液中5min之后取出，取出后置于紫外燈下照射2min ；
[0031](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中1min之后取出置于紫外燈下照射lOmin，之后放入超聲清洗器中用去離子水反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體及形成的均聚物，從而得到具有兩性荷電的納濾膜。經(jīng)過測試，制得的兩性荷電納濾膜在0.3MPa的條件下，對濃度為0.1%的MgSO4、MgCl2、Na2SO4溶液中的三種鹽的截留率分別為89.2%,91.3%,34.8%。
[0032]實施例4
[0033]制備正電荷處理液:將一定量的丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶于乙醇水中，用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)價pH值至10，然后加入少量的四丁溴化銨，是最終的處理液中含丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸8%，四丁溴化銨0.6%。
[0034]制備負電荷處理液:將一定量的甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯溶于乙醇水溶液中，制成質(zhì)量分數(shù)為3%的乙醇水溶液。
[0035](I)使用聚醚砜膜作為基膜，浸入上述的正電荷處理液中1min之后取出，取出后置于紫外燈下照射1min ；
[0036](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中1min之后取出置于紫外燈下照射5min，之后放入超聲清洗器中用去離子水反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體及形成的均聚物，從而得到具有兩性荷電的納濾膜。經(jīng)過測試，制得的兩性荷電納濾膜在0.3MPa的條件下，對濃度為0.1%的MgSO4、MgCl2、Na2SO4溶液中的三種鹽的截留率分別為89.2%,40.5%,92.7%。
[0037]實施例5
[0038]制備正電荷處理液:將一定量的苯乙烯磺酸鈉溶于乙醇水溶液中，用2mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)價PH值至9，然后加入少量的四丁溴化銨，是最終的處理液中含丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸3%，四丁溴化銨0.6%。
[0039]制備負電荷處理液:將一定量的甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯溶于乙醇水溶液中，制成質(zhì)量分數(shù)為7%的乙醇水溶液。
[0040](I)使用聚醚砜膜作為基膜，浸入上述的正電荷處理液中5min之后取出，取出后置于紫外燈下照射4min ；
[0041](2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中15min之后取出置于紫外燈下照射15min，之后放入超聲清洗器中用去離子水反復(fù)清洗除去未反應(yīng)的單體及形成的均聚物，從而得到具有兩性荷電的納濾膜。經(jīng)過測試，制得的兩性荷電納濾膜在0.3MPa的條件下，對濃度為0.1%的MgSO4、MgCl2、Na2SO4溶液中的三種鹽的截留率分別為84.2%,89.5%,39.6%。
[0042] 本發(fā)明已經(jīng)通過【具體實施方式】對其進行了詳細闡述，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上所做出的未超出權(quán)利要求保護范圍的任何形式和細節(jié)的變化，均屬于本發(fā)明所要保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種兩性荷電納濾膜的制備方法，其特征在于依次包括以下步驟: (1)使用光敏性的聚合物制備的膜作為基膜，浸入正電荷處理液中5-10min之后取出置于紫外燈下照射1-1Omin ;正電荷處理液中含質(zhì)量分數(shù)為1-8%的正電荷分子，用強堿調(diào)節(jié)pH值在9-10之間，并加入質(zhì)量分數(shù)為0.2-0.8%的四丁溴化銨； (2)將步驟(I)得到的膜沖洗干凈之后置于負電荷處理液中10-20min之后取出置于紫外燈下照射5-30min，得到具有兩性荷電的納濾膜；負電荷處理液中含質(zhì)量分數(shù)為3-10%的負電荷分子； 其中基膜為聚砜膜、聚醚砜或聚醚酮；正電荷分子為苯乙烯磺酸鈉、丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸；負電荷分子為2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基乙酯或甲基丙烯酸-N，N- 二甲氨基甲酯。
【文檔編號】B01D67/00GK104307391SQ201410628751
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】華玉葉 申請人:華玉葉