一種復(fù)合納濾膜及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種復(fù)合納濾膜及其制備方法，W及該復(fù)合納濾膜在水處理領(lǐng)域中的 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 納濾是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程，納濾膜的孔徑范圍在 幾納米左右，對(duì)單價(jià)離子和分子量小于200的有機(jī)物脫除較差，而對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子及分 子量介于200~500之間的有機(jī)物有較高的脫除率?？蓮V泛地用于淡水軟化、海水軟化、飲 用水凈化、水質(zhì)改善、油水分離、廢水處理及回收利用，W及染料、抗生素、多膚和多糖等化 工制品的分級(jí)、純化及濃縮等領(lǐng)域。
[0003] 目前，商業(yè)納濾膜大多是聚酷胺結(jié)構(gòu)，其具有截鹽率高，水通量大的優(yōu)點(diǎn)，而且，其 操作壓力也相對(duì)較低。但是，由于其自身的聚酷胺結(jié)構(gòu)，只能在抑=2~11的范圍內(nèi)穩(wěn)定 運(yùn)行，在苛刻的抑環(huán)境下，膜的結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，性能將會(huì)大幅度下降。因此，運(yùn)就限制了聚 酷胺納濾膜的應(yīng)用范圍。在許多行業(yè)，例如：造紙、酸的濃縮、堿的濃縮、印染W(wǎng)及冶金等都 要求膜本身具有很強(qiáng)的耐酸或耐堿性。根據(jù)W上運(yùn)些特殊的需要，國外一些大公司也相繼 開發(fā)出了一系列耐酸堿納濾膜產(chǎn)品。但是，由于屬于商業(yè)機(jī)密，運(yùn)些膜的材料、配方W及生 產(chǎn)工藝都沒有公開。因此，開發(fā)出一種耐酸堿的納濾膜材料具有十分重要的意義。
[0004] 聚乙締醇（PVA)具有很好的耐酸性，而且其良好的成膜性，親水性使其成為納濾 W及反滲透材料中的研究熱點(diǎn)。但是很多研究表明W PVA為材料制得的納濾膜其截鹽率及 水通量達(dá)不到商品膜的標(biāo)準(zhǔn)，限制了其大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。 陽0化]因此，如何制備一種耐酸的復(fù)合納濾膜還有待于進(jìn)一步開發(fā)和研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的納濾膜耐酸性差的缺陷，而提供一種復(fù)合納濾膜 及其制備方法，W及該復(fù)合納濾膜和由該方法制備得到的復(fù)合納濾膜在水處理領(lǐng)域中的應(yīng) 用。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復(fù)合納濾膜，所述復(fù)合納濾膜包括疊置在一 起的支撐層和分離層，其中，所述分離層為含有徑基的聚合物與含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑 溶解于溶劑中通過溶膠-凝膠W及熱交聯(lián)反應(yīng)后形成位于所述支撐層表面上的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的復(fù)合納濾膜。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種復(fù)合納濾膜的制備方法，該方法包括W下步驟：
[0009] (1)將含有徑基的聚合物、含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中制備成涂覆 液；
[0010] (2)將所述涂覆液涂覆在支撐層上形成初始膜；
[0011] (3)將步驟（2)形成有初始膜的支撐層浸入含有交聯(lián)劑和交聯(lián)催化劑的溶液中進(jìn) 行交聯(lián)反應(yīng)，得到包括支撐層和位于所述支撐層表面上的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合納濾膜。
[0012] 本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的復(fù)合納濾膜。
[0013] 本發(fā)明還提供了上述復(fù)合納濾膜和由上述方法制備得到的復(fù)合納濾膜在水處理 領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，一方面，本發(fā)明所述的含有徑基的聚合物與 含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑都具有較強(qiáng)的耐酸性；另一方面，含有徑基的聚合物與含有橫酸 基的硅烷偶聯(lián)劑通過溶膠-凝膠W及熱交聯(lián)反應(yīng)后形成了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不但提高了膜的 力學(xué)性能，而且也增大了對(duì)無機(jī)鹽W及有機(jī)小分子的截留性能。綜上所述，本發(fā)明所述的 分離層是由含有徑基的聚合物與含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑通過溶膠-凝膠、熱交聯(lián)反應(yīng)形 成；本發(fā)明所述的復(fù)合納濾膜不僅具有較高的脫鹽率和透水性（水通量），還具有較強(qiáng)的耐 酸性，而且其制備方法簡單，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0015] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予W詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是本發(fā)明所制備的含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑的形成過程示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明所制備的復(fù)合納濾膜的形成過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] W下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供了一種復(fù)合納濾膜，所述復(fù)合納濾膜包括疊置在一起的支撐層和分離 層，其中，所述分離層為含有徑基的聚合物與含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中通過 溶膠-凝膠W及熱交聯(lián)反應(yīng)后形成位于所述支撐層表面上的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合納濾膜。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，所述支撐層和分離層的厚度沒有特別地限定，可W為本領(lǐng)域的常規(guī) 選擇，但為了使得運(yùn)兩層能夠起到更好的協(xié)同配合作用，使得到的復(fù)合納濾膜能夠更好地 兼具優(yōu)異的耐酸性能、較高的水通量和脫鹽率，優(yōu)選情況下，所述支撐層的厚度為90-150 微米，所述分離層的厚度為0. 05-0. 5微米；更優(yōu)選情況下，所述支撐層的厚度為100-120微 米，所述分離層的厚度為0. 1-0. 3微米。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述支撐層沒有具體限定，可W由現(xiàn)有的各種具有一定的強(qiáng)度、并能 夠用于納濾、反滲透膜的材料制成，通?？蒞由聚丙締臘、聚偏氣乙締、酪獻(xiàn)型非橫化聚芳 酸諷、聚酸諷和雙酪A型聚諷中的一種或多種制成，對(duì)此本領(lǐng)域技術(shù)人員均能知悉，在此將 不再寶述。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，在所述分離層的形成過程中，W 100重量份的溶劑為基準(zhǔn)，所述含有 徑基的聚合物的用量可W為0. 1-50重量份，所述含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑的用量可W為 0. 01-50重量份；更優(yōu)選情況下，W 100重量份的溶劑為基準(zhǔn)，所述含有徑基的聚合物的用 量為0. 25-25重量份，所述含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑的用量為0. 025-25重量份。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述含有徑基的聚合物為聚乙二醇、聚乙締醇、殼聚糖、殼聚糖季錠 鹽、聚酸多元醇和聚醋多元醇中的一種或多種；從原料易得性的角度考慮，優(yōu)選地，所述含 有徑基的聚合物為聚乙二醇、聚乙締醇和殼聚糖中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述殼聚糖 (chitosan)又稱脫乙酷甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾下質(zhì)（chitin)經(jīng)過脫乙酷作用 得到的，化學(xué)名稱為聚葡萄糖胺（1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。
[00巧]根據(jù)本發(fā)明，所述含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑可W為通過將含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑 與橫酸內(nèi)醋反應(yīng)來制備。
[00%] 根據(jù)本發(fā)明，所述含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑可W包含含有氨基的一切硅烷偶聯(lián)劑， 從原料易得性的角度考慮，所述含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑可W為丫-氨基丙基Ξ甲氧基娃 燒、丫-氨基丙基Ξ乙氧基硅烷（皿550)、N-(β -氨乙基）-丫-氨丙基Ξ甲（乙）氧基硅烷、 Ν-(β-氨乙基）-丫-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、丫-氨基丙基甲基二乙氧基硅烷、丫-氨基 丙基甲基二甲氧基硅烷化冊(cè)02)、甲基氨基丙基二甲氧基硅烷和4-氨基-3, 3-二甲基下基 Ξ甲氧基硅烷中的一種或多種；優(yōu)選地，所述含有氨基的硅烷偶聯(lián)劑為丫-氨基丙基Ξ甲 氧基硅烷化冊(cè)40)和/或丫-氨基丙基二乙氧基硅烷。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述橫酸內(nèi)醋可W為1，3-丙基橫酸內(nèi)醋、1，4-下基橫酸內(nèi)醋和 1，8-糞橫酸內(nèi)醋中的一種或多種。
[002引本發(fā)明還提供了一種復(fù)合納濾膜的制備方法，該方法包括W下步驟：
[0029] (1)將含有徑基的聚合物、含有橫酸基的硅烷偶聯(lián)劑溶解于溶劑中制備成涂覆 液；
[0030] (2)將所述涂覆液涂覆在支撐層上形成初始膜；
[0031] (3)將步驟（2)形成有初始膜的支撐層浸入含有交聯(lián)劑和交聯(lián)催化劑的溶液中進(jìn) 行交聯(lián)反應(yīng)，得到包括支撐層和位于所述支