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分离膜的制备方法和由此制备的分离膜与流程

2022-05-17 22:31:27 来源:中国专利 TAG:


1.本技术涉及水处理膜技术领域,更具体地涉及对于一价离子盐的截留率介于反渗透膜和纳滤膜之间的分离膜的制备方法和由此制备的分离膜。


背景技术:

2.膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(mf)、超滤膜(uf)、纳滤膜(nf)、反渗透膜(ro)等。
3.现有的复合纳滤膜技术通常在多孔支撑层上进行哌嗪与均苯三甲酰氯的界面聚合反应。该技术获得的纳滤膜对二价离子盐具有很高的脱盐率,对一价离子盐具有较高的透过性,一般对nacl截留率为30%左右,因此能够较好地选择性分离一价盐和二价盐。
4.现有的复合反渗透膜技术通常在多孔支撑层上进行间苯二胺和均苯三甲酰氯的界面聚合反应。该技术获得的反渗透膜的截留对象是所有的离子,仅让水透过膜,对nacl的截留率在98%以上,出水为无离子水。
5.现有的纳滤膜对一价盐如氯化钠的截留率较低(小于50%),而现有的反渗透膜对氯化钠的截留率较高(大于90%)。目前对氯化钠的截留率介于50%~90%之间的膜的研究较少。相关研究的公开专利和文献目前很少。
6.专利cn108246128a公开了一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜及其制备方法和应用,其中采用涂覆或浸泡的方式将链状脂肪族胺溶液包裹在多孔支撑膜上,再将包裹有所述链状脂肪族胺溶液的多孔支撑膜与脂环族酰氯溶液进行界面聚合,形成脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜。根据该专利申请的实施例数据,其所述的疏松反渗透膜的nacl截留率为57~75%,但该专利申请由于是脂肪族胺和脂肪族酰氯制备的反渗透膜,三维空间架构不突出,膜厚度较小,膜的稳定性和耐擦性较差,产业化仍需解决很多问题。


技术实现要素:

7.发明要解决的问题
8.本技术的目的在于针对现有膜技术中对于一价离子盐如nacl的截留率在50~90%之间的空缺,制备一种对于一价离子盐的截留率介于反渗透膜与纳滤膜之间的分离膜。
9.本技术通过在多孔聚合物支撑层上沉积经聚多巴胺包覆的碳纳米管制备基膜,将基膜依次与金属盐的水溶液、含还原性化合物的水溶液接触,从而通过金属盐与还原性化合物的氧化还原反应在基膜上形成纳米金属颗粒层作为中介层,进而通过芳香族多元胺和芳香族多元酰氯的界面聚合反应在中介层上制备得到皱褶的芳香族聚酰胺脱盐层,然后与氧化性酸的水溶液接触而去除纳米金属颗粒层,从而制备有效膜面积较高且疏松的脱盐层,制备得到的分离膜具有较高的通量并且对于一价离子盐如氯化钠的截留率在50~90%之间,介于反渗透膜与纳滤膜之间。
10.用于解决问题的方案
11.本技术提供一种分离膜的制备方法,其包括以下步骤:
12.使聚合物溶于溶剂中制得聚合物溶液,使聚合物溶液在增强材料上固化形成多孔聚合物支撑层;
13.制备经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液,使经聚多巴胺包覆的碳纳米管沉积在多孔聚合物支撑层上形成基膜;
14.将基膜依次与金属盐的水溶液、含还原性化合物的水溶液接触,从而在基膜上形成纳米金属颗粒层;
15.将具有纳米金属颗粒层的基膜与包含芳香族多元胺的水相溶液接触,然后与包含芳香族多元酰氯的有机相溶液接触;
16.去除纳米金属颗粒层;
17.经后处理、烘干后得到分离膜。
18.本技术所述的制备方法,其中所述聚合物为聚砜、聚醚砜和聚亚苯基砜中的一种或多种,以所述聚合物溶液的重量计,所述聚合物的用量为15~25wt%。
19.本技术所述的制备方法,其中所述聚合物溶液中的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种;优选地,所述增强材料为无纺布。
20.本技术所述的制备方法,其中以所述经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液的体积计,所述聚多巴胺的浓度为0.05~0.5g/l,所述碳纳米管的浓度为0.05~0.5g/l。
21.本技术所述的制备方法,其中所述金属盐为一价金属盐和二价金属盐中的一种或多种,以所述金属盐的水溶液的体积计,所述金属盐的浓度为5~40g/l。
22.本技术所述的制备方法,其中所述还原性化合物为硼氢化钠、硼氢化钾、次亚磷酸钠、甲醛、抗坏血酸和水合肼中的一种或多种,以所述含还原性化合物的水溶液的体积计,所述还原性化合物的浓度为2~15g/l。
23.本技术所述的制备方法,其中所述芳香族多元胺为间苯二胺、对苯二胺和邻苯二胺中的一种或多种,以所述水相溶液的重量计,所述芳香族多元胺的浓度为1.0~4.0wt%;任选地,所述水相溶液中包含极性溶剂,优选地,所述极性溶剂为二甲基亚砜、n-甲基-2-吡咯烷酮和六甲基磷酰三胺中的一种或多种。
24.本技术所述的制备方法,其中所述芳香族多元酰氯为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或多种,以所述有机相溶液的重量计,所述芳香族多元酰氯的浓度为0.05~0.5wt%。
25.本技术所述的制备方法,其中所述纳米金属颗粒层通过与氧化性酸的水溶液接触而去除。
26.本技术还提供一种根据本技术所述的制备方法制得的分离膜。
27.发明的效果
28.采用本技术的制备方法制备的分离膜对于一价离子盐的截留率介于反渗透膜和纳滤膜之间,可以实现对于一价离子盐的截留率在50%至90%之间,对于二价离子盐的截留率在90%以上,并且具有较高的通量。本技术制备的分离膜由于其产水量高,与传统的纳滤膜和反渗透膜相比,在相同的操作压力下具有较高的产水量;并且能够适度脱盐,可保留水中人体所需的矿物质,实现健康饮水;可对自来水进行深度处理,高效去除重金属离子、
溶解性有机物、胶体、细菌和病毒,保留人体所需的矿物质。
附图说明
29.图1为从上至下分别示出在无纳米金属颗粒层的情况下得到的分离膜、有纳米金属颗粒层的情况下得到的分离膜和纳米金属颗粒层溶解后得到的分离膜的示意图。
具体实施方式
30.本技术提供一种分离膜的制备方法,其包括以下步骤:
31.使聚合物溶于溶剂中制得聚合物溶液,使聚合物溶液在增强材料上固化形成多孔聚合物支撑层;
32.制备经聚多巴胺包覆的碳纳米管溶液,使经聚多巴胺包覆的碳纳米管沉积在多孔聚合物支撑层上形成基膜;
33.将基膜依次与金属盐的水溶液、包含还原性化合物的水溶液接触,从而在基膜上形成纳米金属颗粒层;
34.将具有纳米金属颗粒层的基膜与包含芳香族多元胺的水相溶液接触,然后与包含芳香族多元酰氯的有机相溶液接触;
35.去除纳米金属颗粒层;
36.经后处理、烘干后得到分离膜。
37.所述聚合物为聚砜、聚醚砜和聚亚苯基砜中的一种或多种。以所述聚合物溶液的重量计,所述聚合物的用量为15~25wt%,优选为16~22wt%。如果聚合物的用量低于15wt%,则聚合物的浓度过低,会使得分离膜的耐压性能降低;如果聚合物的用量高于25wt%,则聚合物浓度过高,聚合物溶液的粘度会过大,会增大多孔聚合物支撑层制备的难度和缺陷。
38.所述聚合物溶液中的溶剂没有特别限制,只要其能够充分溶解聚合物即可,优选地所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺和n-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或任意几种。
39.所述增强材料没有特别限制,优选地,所述增强材料为无纺布。对于无纺布的材质没有特别限定,可以为聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、锦纶(pa)、粘胶纤维、腈纶、乙纶(hdpe)、氯纶(pvc)、纤维素及其衍生物等,优选为聚丙烯(pp)无纺布和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)无纺布,更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)无纺布。
40.在本技术中,固化形成多孔聚合物支撑层的方法没有特别限制,优选采用液-固相转化法形成多孔聚合物支撑层。优选地,相转化发生时间控制为0.5~1min,凝固浴温度为15~20℃,热固化水浴温度为70~85℃,包括增强材料在内的膜厚度在5.0~6.0mil。
41.作为一个非限制性的例子,所述多孔聚合物支撑层的制备工序包括:
42.将聚砜或聚醚砜作为聚合物溶解于二甲基甲酰胺(dmf)或二甲基乙酰胺(dmac)中,在150℃下搅拌2-3h直到聚合物完全溶解形成聚合物浓度为15~25wt%的聚合物溶液。静置脱泡10h。将聚合物溶液在无纺布上经液-固相转化法形成多孔聚合物支撑层,相转化发生时间控制为0.5~1min,凝固浴温度为15~20℃,热固化水浴温度为70~85℃,包括无纺布在内的膜厚度在5.0~6.0mil。将得到的多孔聚合物支撑层浸泡于去离子水中保存,完
成多孔聚合物支撑层的制备。
43.在制备经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液时,所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的一种或多种,优选地,为单壁碳纳米管。
44.以所述经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液的体积计,所述聚多巴胺的浓度为0.05~0.5g/l,优选为0.08~0.3g/l,如果浓度低于0.05g/l,则不能更好地包覆碳纳米管,如果浓度高于0.5g/l,则聚多巴胺不能较好地溶解分散于水溶液中;所述碳纳米管的浓度为0.05~0.5g/l,优选为0.09~0.2g/l,如果浓度低于0.05g/l,则碳纳米管的含量过低,对膜的作用影响不明显,最终导致膜的通量较低,如果浓度高于0.5g/l,则会增大脱盐层产生缺陷的机率。
45.作为一个非限制性的例子,所述经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液的制备工序包括:
46.将0.5g碳纳米管和5g十二烷基苯磺酸钠加入5l纯水中超声处理48h,接着离心30min取上清液,在上清液中加入7.5l纯水和0.75g聚多巴胺,在45℃下搅拌1.5h后加入氨丁三醇缓冲剂调节ph值在8~9的范围内,接着在45℃下继续反应48h,制备得到经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液。
47.将溶液离心30min取上清液,在真空抽滤条件下,将经聚多巴胺包覆的碳纳米管的水溶液的上清液沉积在如上制备的多孔聚合物支撑层上形成基膜。
48.在本技术中,通过将经聚多巴胺包覆的碳纳米管沉积在多孔聚合物支撑层上形成基膜,使得膜的孔径更小、膜的孔数更多,孔径分布区间更窄,膜的表面更光滑,从而能够更好地承载随后的氧化还原反应生成的纳米金属颗粒层,另外还能够提高基膜的亲水性,从而使得在进行后续的界面聚合反应过程中,有利于反应单体的扩散,从而使得单体能够更好地分布在基膜上。
49.在形成纳米金属颗粒层时,将基膜依次与金属盐的溶液、包含还原性化合物的水溶液接触。
50.所述金属盐为一价金属盐和二价金属盐中的一种或多种,对于一价金属盐和二价金属盐的种类没有特别限定,只要该金属盐能够与还原性化合物进行氧化还原反应生成纳米金属颗粒即可。从金属盐的易得性和反应的容易性的角度,优选地,所述金属盐为银和铜的硫酸盐、氯化盐和硝酸盐中的一种或多种,更优选地,所述金属盐为硝酸银、硫酸铜、氯化铜和硝酸铜中的一种或多种;优选地,以所述金属盐的水溶液的体积计,所述金属盐的浓度为5~40g/l,更优选地为8~32g/l。如果金属盐的浓度低于5g/l,则生成的纳米金属颗粒过少,会影响对于分离膜的通量和脱盐率的效果;如果金属盐的浓度高于40g/l,则生成的纳米金属颗粒过多,会增加分离膜的缺陷。
51.对于还原性化合物的种类没有特别限定,只要该还原性化合物能够与金属盐进行氧化还原反应生成纳米金属颗粒即可。从还原性化合物的易得性和反应的容易性的角度,优选地,所述还原性化合物为硼氢化钠、硼氢化钾、次亚磷酸钠、甲醛、抗坏血酸和水合肼中的一种或多种,更优选地,为硼氢化钠、硼氢化钾和水合肼中的一种或多种;优选地,以所述包含还原性化合物的水溶液的体积计,所述还原性化合物的浓度为2~15g/l,更优选地为3~10g/l。如果还原性化合物的浓度低于2g/l,则生成的纳米金属颗粒过少,会影响对于分离膜的通量和脱盐率的效果;如果还原性化合物的浓度高于15g/l,则生成的纳米金属颗粒
过多,会增加分离膜的缺陷。
52.所述包含还原性化合物的水溶液中任选地包含聚多巴胺,使生成的纳米金属颗粒被聚多巴胺修饰,聚多巴胺修饰纳米金属颗粒以后,可增强无机的纳米金属颗粒与有机的聚合物的相容性,使得其在膜表面的兼容性更好,更有利于后续界面聚合反应的进行。优选地,以所述包含还原性化合物的水溶液的体积计,所述聚多巴胺的浓度为0.05~0.5g/l。
53.将基膜依次与金属盐的水溶液、含还原性化合物的水溶液接触,从而通过金属盐与还原性化合物发生氧化还原反应形成纳米金属颗粒层。
54.以金属离子为cu
2
、还原性化合物为硼氢化钠、硼氢化钾为例,反应如下所示:4cu
2
bh
4- 8oh-=4cu bo
2- 6h2o
55.以金属离子为ag

、还原性化合物为水合肼为例,反应如下所示:
56.n2h4 4ag

=4ag n2 4h

57.作为一个非限制性的例子,通过使cuso4与nabh4发生氧化还原反应,从而在基膜上形成纳米铜颗粒层的工序包括:
58.将基膜浸入cuso4水溶液中3-5min,取出沥干膜表面的水珠,再浸入含nabh4的水溶液中反应5-8min。取出后,浸入超纯水中5-8min洗涤,制备得到具有纳米铜颗粒层的基膜。
59.在本技术中,界面聚合反应如下进行:将具有纳米金属颗粒层的基膜与包含芳香族多元胺的水相溶液接触,然后与包含芳香族多元酰氯的有机相溶液接触。
60.所述芳香族多元胺为间苯二胺、对苯二胺和邻苯二胺中的一种或多种,以所述水相溶液的重量计,所述芳香族多元胺的浓度为1.0~4.0wt%,优选地,为1.5~3.5wt%。如果芳香族多元胺的浓度低于1.0wt%,则由于浓度过低会使得成膜性较差;如果芳香族多元胺的浓度高于4.0wt%,则由于浓度过高会导致膜的通量降低。
61.在水相溶液中可任选地加入ph调节剂,优选地,所述ph调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾和三乙胺中的一种或任意几种;基于水相溶液的总重量,所述ph调节剂的添加量为0.01wt%~0.1wt%,进一步地,优选的ph调节剂添加量为0.01wt%~0.05wt%,所述ph调节剂用来吸收界面聚合产生的多余的酸,促进界面聚合持续正向反应。
62.所述水相溶液中任选地包含极性溶剂,所述极性溶剂可以用于增加水相溶液和有机相溶液的相容性,更有利于反应单体在界面聚合反应过程中的扩散。优选地,所述极性溶剂为二甲基亚砜(dmso)、n-甲基-2-吡咯烷酮和六甲基磷酰三胺中的一种或多种。优选地,基于水相溶液的总重量,所述极性溶剂的浓度为5~20wt%,如果浓度低于5wt%,则对于分离膜的通量和脱盐率的影响较小;如果浓度高于20wt%,则会增大分离膜产生缺陷的可能性。
63.所述芳香族多元酰氯为均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或多种,以所述有机相溶液的重量计,所述芳香族多元酰氯的浓度为0.05~0.5wt%,优选地为0.1~0.3wt%。如果芳香族多元酰氯的浓度低于0.05wt%,则由于浓度过低会使得成膜性较差;如果芳香族多元酰氯的浓度高于0.5wt%,则由于浓度过高会使得膜的通量过低。
64.所述有机相溶液中的有机溶剂为通常用于溶解芳香族多元酰氯的有机溶剂,优选地为正己烷、环己烷、乙基环己烷、正辛烷和正庚烷中的一种或多种。
65.作为一个非限制性的例子,所述界面聚合反应工序包括:
66.将具有纳米金属颗粒层的基膜浸泡于含间苯二胺(1.5~3.5wt%)、二甲基亚砜dmso(5~20wt%)、氢氧化钠(0.01~0.05wt%)的水相溶液中0.5~2min,取出沥干表面水珠;接着浸泡于含有均苯三甲酰氯(0.1~0.3wt%)的有机溶剂中反应0.5~2min。
67.通过界面聚合反应形成芳香族聚酰胺层之后,通过与氧化性酸的水溶液接触而去除所述纳米金属颗粒层,对于氧化性酸的种类没有特别限定,只要其能够将纳米金属颗粒溶解形成金属离子即可。优选地,所述氧化性酸为硝酸和硫酸中的至少一种。优选地,基于所述氧化性酸的水溶液的总重量,氧化性酸的浓度为0.5~2.0wt%。
68.界面聚合反应过程中,在水相溶液中加入dmso等极性溶剂,可以通过减少两不相容溶液的溶解度差而增加水相溶液和有机相溶液的相容性,使两相溶液的表面张力降低,进一步促进芳香族多元胺类单体向有机相中的扩散,进一步改变脱盐层的表面形态及芳香族聚酰胺的聚合物链的聚集态,使得生产的脱盐层较疏松且较厚,通量较高。纳米金属颗粒层也会影响反应单体的扩散路径。在极性溶剂和纳米金属颗粒层的共同作用下改变分离膜的疏松度和面积,从而对分离膜的通量和脱盐率产生影响。
69.在通过界面聚合反应在具有褶皱形貌的纳米金属颗粒层上形成褶皱的芳香族聚酰胺脱盐层以后,再用硝酸溶液进行处理,使得金属纳米颗粒在硝酸溶液中溶解,使得制备的脱盐层保持了褶皱形貌,因此具有很高的有效膜面积,大大地提高膜片的水通量。
70.没有纳米金属颗粒层的话,分离膜的脱盐层很难形成褶皱形貌,与有纳米金属颗粒层的情况相比,分离膜的面积会变少且通量变低,脱盐率会有所变高。
71.如图1中所示,纳米金属颗粒中介层覆在基膜上以后,基膜表面不再光滑而是形成褶皱,因此在纳米金属颗粒中介层上得到的芳香族聚酰胺脱盐层也是褶皱的,因此相对于在无纳米金属颗粒中介层的情况下在光滑的基膜表面上形成的脱盐层,褶皱的芳香族聚酰胺脱盐层的表面积增大,当纳米金属颗粒被溶解以后,脱盐层仍保持褶皱形状。
72.后处理和烘干工序如下进行:将以上得到的膜取出后用超纯水洗涤,再浸入温度为80~90℃热水中热处理1~3min,纯水清洗后再用含甘油的水溶液浸泡1~3min,然后烘干,制得对于一价离子盐的脱盐率介于反渗透膜与纳滤膜之间的分离膜。
73.根据本技术的方法制备的分离膜具有较高的通量,并且可以实现对于一价离子盐的截留率在50%至90%之间,对于二价盐离子的截留率在90%以上。本技术制备的分离膜由于其产水量高,与传统的纳滤膜和反渗透膜相比,在相同的操作压力下具有较高的产水量;并且能够适度脱盐,可保留水中人体所需的矿物质,实现健康饮水;可对自来水进行深度处理,高效去除重金属离子、溶解性有机物、胶体、细菌和病毒,保留人体所需的矿物质。
74.实施例
75.下面结合具体实施例进一步详细说明本发明,但本发明绝不限于以下实施例。需要说明的是,本发明实施例中采用的试剂和原料除非特别说明,皆为商购可得的常规产品。
76.实施例1
77.(1)配制聚合物溶液:将90g聚砜(ps)加入到410g n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中,在150℃下高速搅拌4h溶解后,将所得溶液进行真空静置脱泡,获得聚合物溶液;
78.(2)多孔聚合物支撑层的制备:将步骤(1)中得到的聚合物溶液在无纺布上经液-固相转化法制备多孔聚合物支撑层。相转化发生时间控制为0.5min,凝固浴温度为18℃,热
固化水浴温度为80℃,膜厚度控制在5.5mil;
79.(3)经聚多巴胺修饰的碳纳米管层的制备:将0.5g碳纳米管和5g十二烷基苯磺酸钠加入5l纯水中超声处理48h,接着离心30min后取上清液,在上清液中加入7.5l纯水和0.75g聚多巴胺,在45℃下搅拌1.5h后加入氨丁三醇缓冲剂调节ph在8~9的范围,接着在45℃下继续反应48h,得到经聚多巴胺修饰的碳纳米管溶液。将此溶液离心30min后取上清液,在真空抽滤条件下,将经聚多巴胺修饰的碳纳米管的上清液沉积在步骤(2)中制备的多孔聚合物支撑层上形成基膜;
80.(4)将在步骤(3)中制备的基膜浸泡于8g/l的硫酸铜水溶液中4min,取出沥干膜表面的水珠,接着浸入包含5g/l的nabh4水溶液中反应6min,取出后,浸入纯水中洗涤8min,制备得到含纳米金属颗粒层的基膜;
81.(5)将25g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、100gdmso溶解于874.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(4)中制备的含纳米金属颗粒层的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
82.(6)将1.5g均苯三甲酰氯溶解于998.5g正己烷中,搅拌溶解完全后得到有机相溶液;将在步骤(5)中得到的浸泡了水相溶液的含纳米金属颗粒层的基膜浸泡于有机相溶液中0.5min;
83.(7)将经历了步骤(6)中的界面聚合反应后的膜浸入1wt%的硝酸水溶液中反应24h。取出后用超纯水洗涤,再浸入温度为80~90℃的热水中热处理1~3min,纯水清洗后在含10wt%甘油的水溶液中浸泡1~3min,然后用温度为75℃的热空气烘干,制得对于一价离子盐的脱盐率介于反渗透膜与纳滤膜之间的分离膜。
84.实施例2
85.步骤(1)~(3)同实施例1;
86.(4)将在步骤(3)中制备的基膜浸泡于16g/l的硫酸铜水溶液中4min,取出沥干膜表面的水珠,接着浸入包含5g/l的nabh4水溶液中反应6min,取出后,浸入纯水中洗涤8min,制备得到含纳米金属颗粒层的基膜;
87.步骤(5)~(7)同实施例1。
88.实施例3
89.步骤(1)~(3)同实施例1;
90.(4)将在步骤(3)中制备的基膜浸泡于32g/l的硫酸铜水溶液中4min,取出沥干膜表面的水珠,接着浸入包含5g/l的nabh4水溶液中反应6min,取出后,浸入纯水中洗涤8min,制备得到含纳米金属颗粒层的基膜;
91.步骤(5)~(7)同实施例1。
92.实施例4
93.步骤(1)~(4)同实施例3;
94.(5)将30g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、100gdmso溶解于869.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(4)中制备的含纳米金属颗粒层的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
95.步骤(6)~(7)同实施例1。
96.实施例5
97.步骤(1)~(4)同实施例3;
98.(5)将30g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、150gdmso溶解于819.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(4)中制备的含纳米金属颗粒层的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
99.步骤(6)~(7)同实施例1。
100.实施例6
101.步骤(1)~(5)同实施例5;
102.(6)将2.0g均苯三甲酰氯溶解于998.0g正己烷中,搅拌溶解完全后得到有机相溶液;将在步骤(5)中得到的浸泡了水相溶液的含纳米金属颗粒层的基膜浸泡于有机相溶液中0.5min;
103.步骤(7)同实施例1。
104.实施例7
105.步骤(1)~(4)同实施例5;
106.(5)将15g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、150gdmso溶解于834.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(4)中制备的含纳米金属颗粒层的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
107.步骤(6)~(7)同实施例1。
108.实施例8
109.步骤(1)~(4)同实施例1;
110.步骤(5)同实施例4。
111.步骤(6)~(7)同实施例6。
112.对比例1
113.步骤(1)~(3)同实施例1
114.(4)将25g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、100gdmso溶解于874.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(3)中制备的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
115.(5)将1.5g均苯三甲酰氯溶解于998.5g正己烷中,搅拌溶解完全后得到有机相溶液;将在步骤(4)中得到的浸泡了水相溶液的基膜浸泡于有机相溶液中0.5min;
116.(6)将经历了步骤(5)中的界面聚合反应后的膜浸入温度为80~90℃的热水中热处理1~3min,纯水清洗后在含10wt%甘油的水溶液中浸泡1~3min,然后用温度为75℃的热空气烘干,得到分离膜。
117.对比例2
118.步骤(1)~(2)同实施例1
119.(3)将25g间苯二胺、0.2g氢氧化钠、100gdmso溶解于874.8g纯水中,搅拌溶解完全后得到水相溶液;将在步骤(2)中制备的基膜在水相溶液中浸泡2min,沥干膜表面水珠;
120.(4)将1.5g均苯三甲酰氯溶解于998.5g正己烷中,搅拌溶解完全后得到有机相溶液;将在步骤(3)中得到的浸泡了水相溶液的基膜浸泡于有机相溶液中0.5min;
121.(5)将经历了步骤(4)中的界面聚合反应后的膜浸入温度为80~90℃的热水中热处理1~3min,纯水清洗后在含10wt%甘油的水溶液中浸泡1~3min,然后用温度为75℃的热空气烘干,得到分离膜。
122.测试与结果
123.分离膜的水通量和截留率测试
124.取实施例1~实施例8和对比例1~对比例2制备的分离膜,在膜片检测台上进行膜片性能测试,在操作压力为100psi、浓度为2000ppm的原水溶液、溶液温度为25℃、ph值为6.5-7.5的测试条件下,测得膜片运行30min后的水通量和截留率,结果如表1-3所示,其中表1为对于nacl的测试结果,表2为对于cacl2的测试结果,表3为对于mgso4的测试结果:
125.表1
126.编号水通量(gfd)截留率(%)实施例134.2085.25实施例239.1978.16实施例351.6465.96实施例445.5777.05实施例549.2575.39实施例640.4480.16实施例753.6753.48实施例830.1690.11对比例122.3096.56对比例220.1899.02
127.表2
128.编号水通量(gfd)截留率(%)实施例132.1796.13实施例237.5692.09实施例347.1988.16实施例441.0291.28实施例544.7690.39实施例637.6393.26实施例748.9885.17实施例829.0598.82对比例121.5299.71对比例219.4799.80
129.表3
130.编号水通量(gfd)截留率(%)实施例132.3199.21实施例237.1895.37实施例348.7691.68实施例443.5494.56实施例547.4893.47实施例638.4197.13
实施例749.5890.29实施例828.2999.54对比例119.9899.84对比例218.2599.92
131.从表1~3列出的实施例1~8得到的分离膜的测试结果可以看出,通过采用本技术的制备方法制备的分离膜具有较高的通量,并且可以实现对于一价离子盐的截留率在50%至90%之间,对于二价离子盐的截留率在90%以上。
132.与实施例1~8得到的分离膜相对的,对比例1得到的分离膜由于芳香族聚酰胺脱盐层不是在褶皱的纳米金属颗粒层上形成的,因此,制备的分离膜的通量低,并且对于一价离子盐和二价离子盐的截留率均在95%以上;与对比例1得到的分离膜相比,对比例2得到的分离膜由于不具有经聚多巴胺包覆的碳纳米管层,因此,分离膜的亲水性比对比例1的分离膜更差,从而导致分离膜的通量比对比例1的分离膜更低,并且对于一价离子盐和二价离子盐的截留率均在95%以上。
133.产业上的可利用性
134.本技术的制备方法制备的分离膜具有较高的通量,并且可以实现对于一价离子盐的截留率在50%至90%之间,对于二价离子盐的截留率在90%以上。本技术制备的分离膜由于其产水量高,与传统的纳滤膜和反渗透膜相比,在相同的操作压力下具有较高的产水量;并且能够适度脱盐,可保留水中人体所需的矿物质,实现健康饮水;可对自来水进行深度处理,高效去除重金属离子、溶解性有机物、胶体、细菌和病毒,保留人体所需的矿物质。
再多了解一些

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