本發(fā)明涉及一種高性能納濾膜的加工工藝，屬于過濾設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納濾膜：孔徑在1nm以上，一般1-2nm，是允許溶劑分子或某些低分子量溶質(zhì)或低價離子透過的一種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種，它因能截留物質(zhì)的大小約為納米而得名，它截留有機物的分子量大約為150－500左右，截留溶解性鹽的能力為2－98%之間，對單價陰離子鹽溶液的脫鹽低于高價陰離子鹽溶液。被用于去除地表水的有機物和色度，脫除地下水的硬度，部分去除溶解性鹽，濃縮果汁以及分離藥品中的有用物質(zhì)等。
納濾膜是納濾過程的關(guān)鍵，納濾對膜材料的要求是：具有良好的成膜性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、機械強度高、耐酸堿及微生物侵蝕、耐氯和其它氧化性物質(zhì)、有高水通量及高鹽截留率、抗膠體及懸浮物污染，價格便宜且采用的納濾膜多為芳香族及聚酸氫類復(fù)合納濾膜。復(fù)合膜為非對稱膜，由兩部分結(jié)構(gòu)組成：一部分為起支撐作用的多孔膜，其機理為篩分作用;另一部分為起分離作用的一層較薄的致密膜，其分離機理可用溶解擴散理論進行解釋。對于復(fù)合膜，可以對起分離作用的表皮層和支撐層分別進行材料和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，可獲得性能優(yōu)良的復(fù)合膜。膜組件的形式有中空纖維、卷式、板框式和管式等。其中，中空纖維和卷式膜組件的填充密度高，造價低，組件內(nèi)流體力學(xué)條件好;但是這兩種膜組件的制造技術(shù)要求高，密封困難，使用中抗污染能力差，對料液預(yù)處理要求高。而板框式和管式膜組件雖然清洗方便、耐污染，但膜的填充密度低、造價高。因此，在納濾系統(tǒng)中多使用中空纖維式或卷式膜組件。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種過濾性能高的高性能納濾膜的加工工藝。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種高性能納濾膜的加工工藝，包括以下步驟：
㈠．采用高分子超濾膜為基膜，在基膜表面覆蓋多孔載體層；
㈡．將覆蓋多孔載體層后的基膜進行離子處理，具體如下：
A、聚陰離子溶液處理：將基膜浸入濃度為0.05-0.2mol/L的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，控制溶液的PH值為3-5，浸漬25-30分鐘，后用純水洗滌；
B、聚陽離子溶液處理：將聚陰離子溶液處理過的基膜浸入濃度為0.05-0.2mol/L的聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中，控制溶液的PH值為4-6，浸漬25-30分鐘，后用純水洗滌；
㈢．以離子處理后的基膜制備納濾膜，具體方法包括以下步驟：
A．在0℃冰水浴中將質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸添加至可膨脹石墨原料中，緩慢添加高錳酸鉀，攪拌均勻，并將其置于恒溫水浴中加熱升溫至45～50℃，保持0.5-1.5h；
B．于步驟A中所得溶液中緩慢滴加去離子水至反應(yīng)體系無氣泡產(chǎn)生，恒溫水浴中升溫至95-100℃，攪拌25-30分鐘，自然冷卻后添加質(zhì)量分數(shù)為25%的雙氧水溶液至溶液變?yōu)榱咙S色的懸濁液；
C．將步驟B所得懸濁液過濾得棕黃色膠體，經(jīng)酸洗及去離子水洗滌至中性，干燥后于超純水中超聲分散并離心操作，上清液置于65～75℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末；
D．步驟C中所得氧化石墨烯粉末置于極性溶劑中超聲分散1-5h，離心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液；
E．使用離子處理后的基膜過濾氧化石墨烯溶液，在0.05-0.5MPa靜態(tài)壓力下不斷推動氧化石墨烯溶液使溶劑分子透過基膜，得濕潤的納濾膜；
F．將濕潤的納濾膜置于真空干燥箱中干燥；
㈣．在納濾膜外表面涂覆保護層，所述保護層采用濃度為11-15％的PVA 水溶液與納濾膜層反應(yīng)并置于真空干燥箱中干燥，制得高性能納濾膜。
上述技術(shù)方案的改進是：高性能納濾膜的加工工藝的步驟㈢中操作D中極性溶劑為水或醇類。
上述技術(shù)方案的改進是：高性能納濾膜的加工工藝的步驟㈠中的高分子超濾膜材料為聚醚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、二丁酸纖維素、三丁酸纖維素、醋聚丙烯腈、聚胺酯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚酰亞胺、磺化聚醚砜、磺化聚砜、聚苯并咪唑、聚己內(nèi)酰胺或聚呋喃醇中的任一種或多種。
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是：
（1）本發(fā)明通過離子處理工藝將基膜進行預(yù)處理，使得基膜上具有聚陰離子膜層和聚陽離子膜層，具有了初步的納濾膜性能，再通過后續(xù)處理，使得的納濾膜過濾更加高效；
（2）氧化石墨烯層間距對離子也有很好的截留作用，其表面的含氧官能團還能增加親水性，進而使膜擁有良好的滲透性和截留性，使得納濾膜的過濾更加高效；
（3）納濾膜的膜表面有大量游離的羧基和羥基，具有高親水性、高通量的特點，同時膜表面荷負電，能有效提高截鹽率，從而顯著提高了納濾膜的通量和脫鹽效果，大大提高了過濾性能，具有良好的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景；
（4）由于納濾膜的外表面還覆蓋有保護層，有效防止由于外部雜物等磕碰導(dǎo)致納濾膜層的破損，從而導(dǎo)致過濾不徹底等情況，提高過濾工作的效率。
具體實施方式
實施例
本實施例的高性能納濾膜的加工工藝包括以下步驟：
㈠．采用高分子超濾膜為基膜，在基膜表面覆蓋多孔載體層；
㈡．將覆蓋多孔載體層后的基膜進行離子處理，具體如下：
A、聚陰離子溶液處理：將基膜浸入濃度為0.05-0.2mol/L的聚苯乙烯磺酸鈉溶液，控制溶液的PH值為3-5，浸漬25-30分鐘，后用純水洗滌；
B、聚陽離子溶液處理：將聚陰離子溶液處理過的基膜浸入濃度為0.05-0.2mol/L的聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中，控制溶液的PH值為4-6，浸漬25-30分鐘，后用純水洗滌；
㈢．以離子處理后的基膜制備納濾膜，具體方法包括以下步驟：
A．在0℃冰水浴中將質(zhì)量分數(shù)為98%的濃硫酸添加至可膨脹石墨原料中，緩慢添加高錳酸鉀，攪拌均勻，并將其置于恒溫水浴中加熱升溫至45～50℃，保持0.5-1.5h；
B．于步驟A中所得溶液中緩慢滴加去離子水至反應(yīng)體系無氣泡產(chǎn)生，恒溫水浴中升溫至95-100℃，攪拌25-30分鐘，自然冷卻后添加質(zhì)量分數(shù)為25%的雙氧水溶液至溶液變?yōu)榱咙S色的懸濁液；
C．將步驟B所得懸濁液過濾得棕黃色膠體，經(jīng)酸洗及去離子水洗滌至中性，干燥后于超純水中超聲分散并離心操作，上清液置于65～75℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末；
D．步驟C中所得氧化石墨烯粉末置于極性溶劑中超聲分散1-5h，離心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液；
E．使用離子處理后的基膜過濾氧化石墨烯溶液，在0.05-0.5MPa靜態(tài)壓力下不斷推動氧化石墨烯溶液使溶劑分子透過基膜，得濕潤的納濾膜；
F．將濕潤的納濾膜置于真空干燥箱中干燥；
㈣．在納濾膜外表面涂覆保護層，所述保護層采用濃度為11-15％的PVA 水溶液與納濾膜層反應(yīng)并置于真空干燥箱中干燥，制得高性能納濾膜。
該制備方法中：高性能納濾膜的加工工藝的步驟㈢中操作D中極性溶劑為水或醇類。
該制備方法中：高性能納濾膜的加工工藝的步驟㈠中的高分子超濾膜材料為聚醚砜、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素、丙酸纖維素、丁酸纖維素、醋酸丙酸纖維素、二丁酸纖維素、三丁酸纖維素、醋聚丙烯腈、聚胺酯、聚氯乙烯、聚醚醚酮、磺化聚醚醚酮、磺化聚酰亞胺、磺化聚醚砜、磺化聚砜、聚苯并咪唑、聚己內(nèi)酰胺或聚呋喃醇中的任一種或多種。
本發(fā)明不局限于上述實施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。