一种高压纳滤膜的生产制造方法

技术领域

本发明涉及纳滤膜技术领域，具体为一种高压纳滤膜的生产制造方法。

背景技术

纳滤膜是介于超滤和反渗透之间的新型膜分离技术，随着环境的恶化环保要求的提高，纳滤膜的应用范越来越广，对化工废水、生物医药废水、等浓盐废水的处理需要较高的操作压力。

现有的纳滤膜其操作压力范围在 0.2～1.0MPa，在较低压力下具有较好的性能。然而在高压（600～1200 psi）条件下，常规纳滤膜的膜片在使用过程中会被严重压密，对膜片造成不可逆的损坏，对膜元件来说随着膜片的压密膜片变薄透水性和脱盐能力发生改变，浓水流道宽度也会发生很大的改变、从而影响膜元件的稳定性、也限制了纳滤膜的适用场景。

随着推广工业废水的回用及零排放技术，末端高盐废水浓缩固态盐的资源化处理问题日益突出，高压纳滤膜在此就极具优势、然而目前对于高压纳滤膜的研究较少、因此迫切需要对具有优异耐高压性能的纳滤膜进行开发研究。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压纳滤膜的生产制造方法，解决了现有纳滤膜耐压性差、使用过程中压力高容易造成膜片压密、膜元件性能不稳定的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高压纳滤膜，包括无纺布、多孔支撑层和脱盐层，所述多孔支撑层附着固化于无纺布上，所述脱盐层附着在多孔支撑层的表面，所述脱盐层的材质为多元胺单体和多元酰氯聚合而成，所述多孔支撑层掺入碳纳米管形成海绵状微孔。

一种反渗透膜元件，将工业级反渗透膜元件中的纳滤膜替换成上述的纳滤膜片，通过优化膜片结构达到膜元件耐高压的目的。

一种高压纳滤膜的生产制造方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚砜溶解至有机溶剂，并加入100nm以下碳纳米管，进行均质脱泡后涂布于无纺布上，凝胶转化后固化，在无纺布上形成厚度为45～55μm多孔支撑层，接着多次漂洗获得底膜；

步骤二：在底膜上浸涂多元胺单体和100nm以下碳纳米管水相溶液，再吻涂多元酰氯的有机相溶液，充分反应后在其表面形成脱盐层，接着在40～70℃下干燥至表面无残留溶剂；

步骤三：将干燥后的膜片依次通过含有若干个羟基多元弱酸的漂洗槽漂洗，然后在70～90℃下干燥；

步骤四：步骤三所得膜片采用辊式涂布方式涂布改性剂，改性结束在90-110℃下干燥，获得纳滤膜。

优选的，所述步骤一中碳纳米管的用量为0.15wt％～0.5wt％，所述步骤一中有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺的一种或多种。

优选的，所述步骤二中多元胺为对苯二胺，邻苯二胺，间苯二胺，哌嗪，N-甲基哌嗪，三甲胺，的一种或多种混合，用量为2wt％～4wt％、水相温度25～35℃、碳纳米管的用量为0.01wt％～0.03wt％，所述步骤二中多元酰氯为间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯，邻苯二甲酰氯中的一种或多种。

优选的，所述步骤二中反应时间为1～10min、反应温度30～50℃、湿度30％～60％。

优选的，所述步骤三中羟基多元弱酸为苹果酸，柠檬酸，酒石酸的一种或多种，用量为2wt％～8wt％。

优选的，所述步骤四中改性剂为丙三醇、醋酸乙烯、聚乙烯醇、的一种或多种，用量20wt％～30wt％。

（三）有益效果

本发明提供了一种高压纳滤膜的生产制造方法。具备以下有益效果：

本发明，利用强度高的聚砜作为底膜材料，并在底膜和脱盐层中加入高强度的碳纳米管、碳纳米管能均匀分布在底膜和脱盐层中并与之够牢固地结合形成致密抗压结构、从而提高了纳滤膜的耐高压性能，提高纳滤膜在应用中的抗压能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例提供一种高压纳滤膜，包括无纺布、多孔支撑层和脱盐层，所述多孔支撑层附着固化于无纺布上，所述脱盐层附着在多孔支撑层的表面，所述脱盐层的材质为多元胺单体和多元酰氯聚合而成，所述多孔支撑层掺入碳纳米管，形成海绵状微孔，增加膜片抗压密性。

一种反渗透膜元件，将工业级反渗透膜元件中的纳滤膜替换成上述的纳滤膜，通过优化膜片结构达到膜元件耐高压的目的。

实施例二：

本发明实施例提供一种高压纳滤膜的生产制造方法，包括以下步骤：

步骤一：将聚砜溶解至有机溶剂，并加入100nm以下碳纳米管，进行均质脱泡后涂布于无纺布上，具体操作为在充分搅拌后于置于真空中脱泡处理，然后通过狭缝均匀涂布在无纺布上，凝胶转化后干燥固化，在干燥固化前，需要转移至凝胶槽进行相转化处理，温度控制为25～30℃，在无纺布上形成厚度为45～55μm多孔支撑层，接着多次漂洗获得底膜，即漂洗去除有机溶剂；

步骤二：在底膜上浸涂多元胺单体和100nm以下碳纳米管水相溶液，再吻涂多元酰氯的有机相溶液，多元胺单体和多元酰氯充分反应后在其表面形成脱盐层，接着在40～70℃下干燥备用，即尽可能蒸发去除残留有机溶液；

步骤三：将反应后的膜片依次浸没在若干个羟基多元弱酸漂洗槽中，过程中不能氧化处理，保证纳滤膜水通量和脱盐率的情况下，保证膜片抗压密层不被膨化，同时去除膜片上残留的多元胺单体，并在70～90℃下干燥，以烘干的方式热处理提高脱盐层的交联度；

步骤四：步骤三所得膜片采用辊式涂布方式涂布改性剂，改性结束在90～110℃下干燥，获得纳滤膜。

步骤一中碳纳米管的用量为0.15wt％～0.5wt％，步骤一中有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺的一种或多种。

步骤二中多元胺为对苯二胺，邻苯二胺，间苯二胺，哌嗪，N-甲基哌嗪，三甲胺，的一种或多种混合，用量为2wt％～4wt％、水相温度25～35℃、碳纳米管的用量为0.01wt％～0.03wt％，步骤二中多元酰氯为间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯，邻苯二甲酰氯中的一种或多种。

步骤二中反应时间为1～10min、反应温度30～50℃、湿度30％～60％。

步骤三中羟基多元弱酸为苹果酸，柠檬酸，酒石酸的一种或多种，用量为2wt％～8wt％。

步骤四中改性剂为丙三醇、醋酸乙烯、聚乙烯醇、的一种或多种，用量20wt％～30wt％。

实施例三：

实验一：抽取实施例二生产纳滤膜，在膜片检测设备上进行脱盐率，通量和耐压测试，测试条件为，操作压力为800～1200psi、浓度为32000ppm 的分析纯 NaCl 溶液、溶液温度为25℃、 pH 值为7.8～8.0，测得膜片运行2 h 后的水通量和脱盐率，通过测量测试前后膜片的厚度变化获得膜片的耐压性能，结果如表1：

表

实验二：先分别卷制一支8英寸卷式膜元件，泡在纯水中浸泡时间≥1小时，测试条件为，浓度为32000ppm 的分析纯 NaCl 溶液、溶液温度为25℃、 pH 值为7.8～8.0，操作压力为先800psi测试1小时，然后1200psi测试1小时，再调整压力到800测试1小时，通过测量升压前与升压后相同操作压力下脱盐率及通量的变化获得耐压性能，结果如表2：

表 2

综上所述，采用本方法制备的纳滤膜片在高压下性能稳定、膜片测试后厚度变化极小、抗压密性优异、极大提高了纳滤膜的耐高压性，由此制得的膜元件在高压（1200psi）测试前后通量及脱盐基本保持不变、性能稳定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。