含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201210007908.6	申请日：	2012.01.09
公开号：	CN103191650A	公开日：	2013.07.10
当前法律状态：	撤回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B01D 69/12申请公布日:20130710\|\|\|公开
IPC分类号：	B01D69/12; B01D71/68; B01D71/40; B01D69/06	主分类号：	B01D69/12
申请人：	星达(姜堰)膜科技有限公司
发明人：	何铁峰; 王永强
地址：	225500 江苏省姜堰市高新技术创业中心(姜堰镇曹家村殷家村)
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内容摘要

本发明公开了一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，包括如下步骤：第一步：先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；第二步：将支撑膜浸入浓度为0.1～1％的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10～100秒；第三步：用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入30～50℃烘箱中保持3～15分钟；第四步：将处理过的支撑膜浸入浓度为0.5％～5％的哌嗪溶液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；第五步：再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.05％～3％均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5～200秒；第六步：将经上述处理过的支撑膜经45～90℃烘箱5～20分钟的热处理，形成具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。使用本发明方法制得的复合纳滤膜具有聚苯乙烯磺酸钠涂层，不仅具有较强的截留性和亲水性，而且实施简单，成本低廉。

权利要求书

权利要求书
1. 一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步：先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；
第二步：将支撑膜浸入浓度为0.1～1％的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10～100秒；
第三步：用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入30～50℃烘箱中保持3～15分钟；
第四步：将处理过的支撑膜浸入浓度为0.5％～5％的哌嗪溶液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；
第五步：再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.05％～3％均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5～200秒；
第六步：将经上述处理过的支撑膜经45～90℃烘箱5～20分钟的热处理，形成具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。

说明书

说明书含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法
技术领域
本发明属膜分离技术领域，涉及一种复合纳滤膜的制造方法，具体涉及一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的复合纳滤膜的制造方法。
背景技术
纳滤膜是近年来发展起来的一种分离膜新品种。大部分纳滤膜为荷电膜，分离行为与其荷电性、溶质的荷电状态和相互作用都有关系。独特的分离特点使纳滤膜成为目前研究的热点，相关的制备技术得到了迅速发展，应用领域也不断拓展，已在食品、化工、制药、水处理等领域得到广泛应用。
目前，国内外采用的纳滤膜制备方法主要有界面聚合法、相转化法、表面接枝技术等。在制备复合纳滤膜的各种方法中，界面聚合法最为常见。现阶段复合纳滤膜的制备技术主要散见于各类专利文献之中。如上海大学于2007年2月9日提交了一件名为“复合纳滤膜的制备方法”的发明专利申请(专利申请号为200710037400.X)，其公开了一种复合纳滤膜的制备方法，其技术思路为：利用层层静电自组装技术，通过聚电解质的聚阴离子和聚阳离子在基膜表面交替沉积，得到具有离子截留性能的超薄分离层的复合纳滤膜；具体制备步骤如下：a.基膜的前处理：用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡5～10小时，中间每隔1～2小时换水一次；采用的基膜为聚醚砜超滤膜或聚砜超滤膜；b.基膜的聚阴离子溶液处理：将上述经处理的基膜浸入浓度为0.01～0.1mol/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液，该溶液含有0.5～1.0mol/L的NaCl，其pH值为2～3，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；或者将上述经过处理的基膜浸入浓度为0.01～0.1mol/L的聚丙烯酸钠溶液中，该溶液含有0.5～1.0mol/L的NaCl，其pH值为4～5，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；c.基膜的聚阳离子溶液处理：将上述经聚阴离子溶液处理的基膜再进行聚阳离子溶液处理；将其膜浸入浓度为0.01～0.1mol/L的聚二稀丙基二甲基氯化铵溶液中，该溶液含有0.5～1.0mol/L的NaCl，其pH值为5～6，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；或者将上述经聚阴离子溶液处理的基膜浸入浓度为0.01～0.1mol/L的聚烯丙基氯化铵溶液中，该溶液含有0.5～1.0mol/L的NaCl，其pH值为2～3，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；d.重复交替进行上述聚阴离子溶液处理和聚阳离子溶液处理过程，直至得到11层聚阴离子膜层和10层聚阳离子膜层交得组成的聚电解质多层膜，再在纯水中浸泡24小时后，即制得复合纳滤膜。该技术方案的优点是工艺简单、成本低廉，且能有效控制超薄层结构。该技术优点明显但也存在不足，主要是使用该方法制得的纳滤膜的亲水性和水通量未能达到最理想状态，仍有待完善之处。
此外，南京林业大学于2010年9月17日提出了一件名为“一种两性荷电纳滤膜的制备方法”的发明专利申请(申请号为201010284603.0)，其主要是采用辐照分步接枝的方法，首先在基膜表面接枝一种荷正电单体，然后再接枝一种荷负电单体，从而获得具有优良分离性能的两性荷电纳滤膜。该发明的特点是所制得的纳滤膜对含高价阳离子或高价阴离子的盐溶液(如MgSO4等)有很高的截留率和渗透通量。但是本发明虽然实施容易，但成本偏高，而且用途也受限制。诸如此类的专利文献还有很多，但其往往仅仅从制备方法和工艺参数方面进行改进，很少能从结构角度进行优化。就目前而言，尽管在分离膜领域采用聚砜或聚醚砜作为基膜制备复合纳滤膜的文献不少，但在申请人所检索的范围内，尚未见有人研究在聚砜或聚醚砜基膜上聚合聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤膜技术文献报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有方法制得的复合纳滤膜亲水性不强、水通量不大的不足，提供一种新的复合纳滤膜制造方法，使用该方法制得的复合纳滤膜具有聚苯乙烯磺酸钠涂层，不仅具有较强的截留性和亲水性，而且实施简单，成本低廉。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，包括如下步骤：第一步，先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；第二步，将支撑膜浸入浓度为0.1～1％的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10～100秒；第三步，用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入30～50℃烘箱中保持3～15分钟；第四步，将处理过的支撑膜浸入浓度为0.5％～5％的哌嗪溶液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；第五步，再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.05％～3％均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5～200秒；第六步，将经上述处理过的支撑膜经45～90℃烘箱5～20分钟的热处理，形成具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。
同现有技术相比，本发明具有以下显而易见的突出特点和显著优点：
1、本发明是基于现有聚砜或聚醚砜复合纳滤膜生产技术之上，通过科学的工艺流程使得所制成的复合纳滤膜中含有聚苯乙烯磺酸钠涂层，从而使所制成的复合纳滤膜带有一部分额外电额，在保持高截留率的基础上又使其亲水性和水通量大大增加。与单一结构的聚砜或聚醚砜复合纳滤膜制造方法相比，本发明所制得的复合纳滤膜的截留率和水通量明显加大。用2000ppm的硫酸镁水溶液，在压力0.8Mpa的条件下测试，本发明对硫酸镁的截留率达到了98.36～99.65％，水通量达到了54.0～77.86LMH，性能远优于一般复合纳滤膜。
2、本发明实施简单，易于生产和控制。此外，本发明创新性提出了在基层中增含功能性涂层的新设想，为功能化超滤膜的开发提供了一种新的思路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的作进一步阐述。
实施例1：使用聚砜材料作为支撑膜，放入0.1％的聚苯乙烯磺酸钠水溶液中约30秒，用胶辊挤压去除多余的溶液，放入45℃的烘箱中保持5分钟。将处理过的支撑膜经1％哌嗪溶液浸泡，再次用胶辊挤压去除多余溶液，然后将支撑膜与0.1％的均三苯甲酰氯的有机溶剂接触10秒，然后在65℃的烘箱中保持10分钟，最终得到具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。用2000ppm的硫酸镁水溶液测试膜的截留率与通量，压力0.8MPa测试条件下测试结果为：截留率99.44％，水通量44.23LMH。
实施例2：使用聚醚砜材料作为支撑膜，放入0.75％的聚苯乙烯磺酸钠水溶液中约30秒，用胶辊挤压去除多余的溶液，放50℃的烘箱中保持5分钟。将处理过的支撑膜经1.5％哌嗪溶液浸泡，再次用胶辊挤压去除多余溶液，然后将支撑膜与0.2％的均三苯甲酰氯的有机溶剂接触30秒，然后在65℃的烘箱中保持15分钟，最终得到具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。用2000ppm的硫酸镁水溶液测试膜的截留率与通量，压力0.8MPa测试条件下测试结果为：截留率98.36％，水通量68.21LMH。
需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103191650 A(43)申请公布日 2013.07.10CN103191650A*CN103191650A*(21)申请号 201210007908.6(22)申请日 2012.01.09B01D 69/12(2006.01)B01D 71/68(2006.01)B01D 71/40(2006.01)B01D 69/06(2006.01)(71)申请人星达(姜堰)膜科技有限公司地址 225500 江苏省姜堰市高新技术创业中心(姜堰镇曹家村殷家村)(72)发明人何铁峰王永强(54) 发明名称含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法(57) 摘要本发明公开了一种。

2、含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，包括如下步骤：第一步：先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；第二步：将支撑膜浸入浓度为0.11的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10100秒；第三步：用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入3050烘箱中保持315分钟；第四步：将处理过的支撑膜浸入浓度为0.55的哌嗪溶液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；第五步：再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.053均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5200秒；第六步：将经上述处理过的支撑膜经4590烘箱520分钟的热处理，形成具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。使用本发明方法制得的复合纳滤膜具有聚苯乙烯磺酸。

3、钠涂层，不仅具有较强的截留性和亲水性，而且实施简单，成本低廉。(51)Int.Cl.权利要求书1页说明书3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页说明书3页(10)申请公布号 CN 103191650 ACN 103191650 A1/1页21.一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；第二步：将支撑膜浸入浓度为0.11的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10100秒；第三步：用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入3050烘箱中保持315分钟；第四步：将处理过的支撑膜浸入浓度为0.55的哌嗪溶。

4、液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；第五步：再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.053均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5200秒；第六步：将经上述处理过的支撑膜经4590烘箱520分钟的热处理，形成具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。权利要求书CN 103191650 A1/3页3含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法技术领域0001 本发明属膜分离技术领域，涉及一种复合纳滤膜的制造方法，具体涉及一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的复合纳滤膜的制造方法。背景技术0002 纳滤膜是近年来发展起来的一种分离膜新品种。大部分纳滤膜为荷电膜，分离行为与其荷电性、溶质的荷电状态和相互。

5、作用都有关系。独特的分离特点使纳滤膜成为目前研究的热点，相关的制备技术得到了迅速发展，应用领域也不断拓展，已在食品、化工、制药、水处理等领域得到广泛应用。0003 目前，国内外采用的纳滤膜制备方法主要有界面聚合法、相转化法、表面接枝技术等。在制备复合纳滤膜的各种方法中，界面聚合法最为常见。现阶段复合纳滤膜的制备技术主要散见于各类专利文献之中。如上海大学于2007年2月9日提交了一件名为“复合纳滤膜的制备方法”的发明专利申请(专利申请号为200710037400.X)，其公开了一种复合纳滤膜的制备方法，其技术思路为：利用层层静电自组装技术，通过聚电解质的聚阴离子和聚阳离子在基膜表面交替沉积，得到。

6、具有离子截留性能的超薄分离层的复合纳滤膜；具体制备步骤如下：a.基膜的前处理：用纯水将基膜清洗干净，并将其置于纯水中浸泡510小时，中间每隔12小时换水一次；采用的基膜为聚醚砜超滤膜或聚砜超滤膜；b.基膜的聚阴离子溶液处理：将上述经处理的基膜浸入浓度为0.010.1mol/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液，该溶液含有0.51.0mol/L的NaCl，其pH值为23，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；或者将上述经过处理的基膜浸入浓度为0.010.1mol/L的聚丙烯酸钠溶液中，该溶液含有0.51.0mol/L的NaCl，其pH值为45，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；c.。

7、基膜的聚阳离子溶液处理：将上述经聚阴离子溶液处理的基膜再进行聚阳离子溶液处理；将其膜浸入浓度为0.010.1mol/L的聚二稀丙基二甲基氯化铵溶液中，该溶液含有0.51.0mol/L的NaCl，其pH值为56，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；或者将上述经聚阴离子溶液处理的基膜浸入浓度为0.010.1mol/L的聚烯丙基氯化铵溶液中，该溶液含有0.51.0mol/L的NaCl，其pH值为23，浸渍20分钟，随后用纯水洗涤，之后再浸泡20分钟；d.重复交替进行上述聚阴离子溶液处理和聚阳离子溶液处理过程，直至得到11层聚阴离子膜层和10层聚阳离子膜层交得组成的聚电解质多层膜，再在纯。

8、水中浸泡24小时后，即制得复合纳滤膜。该技术方案的优点是工艺简单、成本低廉，且能有效控制超薄层结构。该技术优点明显但也存在不足，主要是使用该方法制得的纳滤膜的亲水性和水通量未能达到最理想状态，仍有待完善之处。0004 此外，南京林业大学于2010年9月17日提出了一件名为“一种两性荷电纳滤膜的制备方法”的发明专利申请(申请号为201010284603.0)，其主要是采用辐照分步接枝的方法，首先在基膜表面接枝一种荷正电单体，然后再接枝一种荷负电单体，从而获得具有优良分离性能的两性荷电纳滤膜。该发明的特点是所制得的纳滤膜对含高价阳离子或高价阴离子的盐溶液(如MgSO4等)有很高的截留率和渗透通量。。

9、但是本发明虽然实施容易，但成说明书CN 103191650 A2/3页4本偏高，而且用途也受限制。诸如此类的专利文献还有很多，但其往往仅仅从制备方法和工艺参数方面进行改进，很少能从结构角度进行优化。就目前而言，尽管在分离膜领域采用聚砜或聚醚砜作为基膜制备复合纳滤膜的文献不少，但在申请人所检索的范围内，尚未见有人研究在聚砜或聚醚砜基膜上聚合聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤膜技术文献报道。发明内容0005 本发明要解决的技术问题是克服现有方法制得的复合纳滤膜亲水性不强、水通量不大的不足，提供一种新的复合纳滤膜制造方法，使用该方法制得的复合纳滤膜具有聚苯乙烯磺酸钠涂层，不仅具有较强的截留性和亲水性，而且。

10、实施简单，成本低廉。0006 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种含有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜制造方法，包括如下步骤：第一步，先制备聚砜或聚醚砜支撑膜；第二步，将支撑膜浸入浓度为0.11的聚苯乙烯磺酸钠溶液中，浸泡时间为10100秒；第三步，用橡胶胶辊挤压支撑膜，去除多余的溶液，放入3050烘箱中保持315分钟；第四步，将处理过的支撑膜浸入浓度为0.55的哌嗪溶液，再次用胶辊挤压去除多余的溶液；第五步，再将经上述处理过的支撑膜与浓度为0.053均三苯甲酰氯或间二苯甲酰氯或两者的混合有机溶液接触5200秒；第六步，将经上述处理过的支撑膜经4590烘箱520分钟的热处理，形成具有聚。

11、苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。0007 同现有技术相比，本发明具有以下显而易见的突出特点和显著优点：0008 1、本发明是基于现有聚砜或聚醚砜复合纳滤膜生产技术之上，通过科学的工艺流程使得所制成的复合纳滤膜中含有聚苯乙烯磺酸钠涂层，从而使所制成的复合纳滤膜带有一部分额外电额，在保持高截留率的基础上又使其亲水性和水通量大大增加。与单一结构的聚砜或聚醚砜复合纳滤膜制造方法相比，本发明所制得的复合纳滤膜的截留率和水通量明显加大。用2000ppm的硫酸镁水溶液，在压力0.8Mpa的条件下测试，本发明对硫酸镁的截留率达到了98.3699.65，水通量达到了54.077.86LMH，性能远优于一般复合纳滤。

12、膜。0009 2、本发明实施简单，易于生产和控制。此外，本发明创新性提出了在基层中增含功能性涂层的新设想，为功能化超滤膜的开发提供了一种新的思路。具体实施方式0010 下面结合实施例对本发明的作进一步阐述。0011 实施例1：使用聚砜材料作为支撑膜，放入0.1的聚苯乙烯磺酸钠水溶液中约30秒，用胶辊挤压去除多余的溶液，放入45的烘箱中保持5分钟。将处理过的支撑膜经1哌嗪溶液浸泡，再次用胶辊挤压去除多余溶液，然后将支撑膜与0.1的均三苯甲酰氯的有机溶剂接触10秒，然后在65的烘箱中保持10分钟，最终得到具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。用2000ppm的硫酸镁水溶液测试膜的截留率与通量，压力0。

13、.8MPa测试条件下测试结果为：截留率99.44，水通量44.23LMH。0012 实施例2：使用聚醚砜材料作为支撑膜，放入0.75的聚苯乙烯磺酸钠水溶液中约30秒，用胶辊挤压去除多余的溶液，放50的烘箱中保持5分钟。将处理过的支撑膜经1.5哌嗪溶液浸泡，再次用胶辊挤压去除多余溶液，然后将支撑膜与0.2的均三苯甲酰说明书CN 103191650 A3/3页5氯的有机溶剂接触30秒，然后在65的烘箱中保持15分钟，最终得到具有聚苯乙烯磺酸钠涂层的纳滤平板膜。用2000ppm的硫酸镁水溶液测试膜的截留率与通量，压力0.8MPa测试条件下测试结果为：截留率98.36，水通量68.21LMH。0013 需要指出的是，上述实施例虽对本发明作了比较详细的文字描述，但这些文字描述只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明思路的限制。任何不超过本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。说明书CN 103191650 A。

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