專利名稱：一種聚電解質(zhì)自組裝復(fù)合納濾膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚電解質(zhì)自組裝復(fù)合納濾膜的制備方法，具體涉及一種動態(tài)與靜態(tài)交替自組裝聚電解質(zhì)制備復(fù)合納濾膜的工藝方法，屬于分離膜的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納濾膜具有獨特的荷電特性和分離二價離子的性能，在海水淡化和水的回收利用方面具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，商品納濾膜多采用界面聚合法制備。層層自組裝制備方法是制備組裝均勻、超薄多層膜的一種非常重要的方法，由德國Mainz大學(xué)的Dexher于1991 年首先提出，其原理是在基膜上交替沉積帶相反電荷的聚電解質(zhì)，該方法具有簡便性和易控性，可以在分子水平上控制薄膜的結(jié)構(gòu)和厚度。所制得的自組裝膜總厚度約數(shù)十納米，比界面聚合膜的厚度小得多，通量較高，已成為一種重要的超薄膜制備技術(shù)。層層自組裝技術(shù)已用于納濾膜制備，制備方法主要有靜態(tài)法和動態(tài)法兩種；靜態(tài)自組裝的基本原理是將基膜的一面交替浸沒于靜止的帶相反電荷的聚電解質(zhì)溶液，成膜驅(qū)動力只為靜電相互作用力；動態(tài)法是在一定壓力下，以過濾的方式將帶相反電荷的聚電解質(zhì)溶液交替沉積在基膜表面上，其作用力即有靜電相互作用力，又有壓力。靜態(tài)自組裝的優(yōu)點是可以實現(xiàn)單分子層的層層自組裝，但所制備的膜荷電密度相對較低，且需要的層數(shù)一般較多。如Tieke等的研究所制的膜達(dá)到60個雙層之多，難以實現(xiàn)工業(yè)化。近來Bruening研究組用靜態(tài)自組裝技術(shù)所制出的膜用的雙層數(shù)較少，一般為4 5個雙層，比較具有實用價值。中國專利申請?zhí)?00610012175. X公開了一種“一種用于聚電解復(fù)合物滲透汽化膜的組裝方法”，采用動態(tài)自組裝技術(shù)進(jìn)行滲透汽化膜的制備，這種方法制備的膜的優(yōu)點是均勻性較靜態(tài)自組裝好，形成的分離層更致密，膜荷電密度相對較高，在復(fù)合數(shù)層后即可制得較高分離因子的滲透汽化膜，縮短了制膜時間。但在動態(tài)自組裝方法中，兩種聚電解質(zhì)分別以較大的壓力過濾的方式沉積到膜表面上，易形成“凝膠”層，即膜表面處的自組裝易形成多層，從而使膜的通量較低，且一般采用死端過濾的方式，聚離子在膜表面處的濃差極化程度較嚴(yán)重，加速了凝膠層的形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，充分利用靜態(tài)自組裝和動態(tài)自組裝的優(yōu)點，尋求設(shè)計提出一種將靜態(tài)自組裝和動態(tài)自組裝相結(jié)合制備聚電解質(zhì)納濾膜的技術(shù)方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法包括如下步驟(I)以去離子水配制0.4 0.8摩爾濃度的NaCl或KCl或CaCl2等的無機(jī)鹽溶液， 并由此無機(jī)鹽溶液分別配制聚陽離子和聚陰離子的制膜液；(2)通過切向流動電位測試技術(shù)測定基膜表面的荷電性能，如基膜表面荷負(fù)電則首層組裝聚陽離子，反之則首層組裝聚陰離子；(3)在0. 02 0. 4MPa壓力條件下，將聚陰離子或聚陽離子溶液切向流過基膜表面并動態(tài)過濾3 30分鐘，形成聚離子薄層膜；(4)用去離子水沖洗掉膜表面的多余溶液；(5)將膜的聚離子薄層一面在帶相反電荷的聚電解質(zhì)溶液中浸泡3 30分鐘，使聚陰離子或聚陽離子發(fā)生反應(yīng)，形成聚電解質(zhì)復(fù)合膜；(6)用去離子水沖洗掉復(fù)合膜表面的多余溶液；(7)重復(fù)(3) (6)的步驟2 10次，使帶相反電荷的聚電解質(zhì)在基膜表面交替沉積組裝，最終形成聚電解質(zhì)自組裝2 10個雙層復(fù)合納濾膜。(8)根據(jù)需要，可重復(fù)(3) (4)的步驟一次，使聚電解質(zhì)膜的最外層為合適的聚離子。本發(fā)明對制備的納濾膜進(jìn)行性能測試分別用濃度為2000mg/L的硫酸鈉(Na2SO4) 水溶液和濃度為2000mg/L的氯化鈉(NaCl)水溶液，操作壓力為I. OMPa，溫度為25°C的條件下測試分離性能，脫鹽率(R)和水通量(J)分別按下式計算
權(quán)利要求
1.一種聚電解質(zhì)自組裝復(fù)合納濾膜的制備方法，其特征在于包括如下順序步驟(1)用去離子水配制O.4 O. 8摩爾濃度的氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)或氯化鈣 (CaCl2)的無機(jī)鹽溶液，并由此無機(jī)鹽溶液分別配制聚陽離子和聚陰離子的制膜液；(2)通過切向流動電位測試技術(shù)測定所選用的基膜表面的荷電性能，基膜表面為負(fù)荷電則首層組裝聚陽離子，基膜表為正荷電則首層組裝聚陰離子；(3)在O.02 O. 4MPa壓力條件下，將聚陰離子或聚陽離子溶液切向流過基膜表面進(jìn)行動態(tài)錯流過濾3 30分鐘，形成聚離子薄層膜；(4)用去離子水沖洗掉聚離子薄層膜表面的多余溶液；(5)將基膜帶聚離子薄層膜一面再在聚陽離子或聚陰離子溶液中浸泡3 30分鐘，使聚陰離子或聚陽離子發(fā)生反應(yīng)，形成雙層的聚電解質(zhì)復(fù)合膜；(6)再用去離子水沖洗掉聚電解質(zhì)復(fù)合膜表面的多余溶液；(7)重復(fù)(3) (6)的步驟2 10次，使帶相反電荷的聚電解質(zhì)在基膜表面交替沉積組裝，最終形成聚電解質(zhì)自組裝2 10個雙層的復(fù)合納濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚電解質(zhì)自組裝復(fù)合納濾膜的制備方法，其特征在于所用的基膜為超濾膜，基膜的膜材料為無機(jī)膜、有機(jī)膜或無機(jī)與有機(jī)復(fù)合膜，在沉積組裝聚電解質(zhì)復(fù)合膜前，先對基膜表面進(jìn)行荷電化處理，使其帶上正或負(fù)電荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合納濾膜的制備方法，屬于膜制備技術(shù)領(lǐng)域，用無機(jī)鹽溶液分別配制聚陽和陰離子的制膜液；測定所選用的基膜表面的荷電性能，基膜表面為負(fù)荷電則首層組裝聚陽離子，基膜表為正荷電則首層組裝聚陰離子；在壓力條件下，將聚陰離子或聚陽離子溶液切向流過基膜表面進(jìn)行動態(tài)錯流過濾形成聚離子薄層膜；沖洗掉聚離子薄層膜表面的多余溶液；將薄層膜一面再在聚陽或陰離子溶液中浸泡使離子發(fā)生反應(yīng)，形成雙層的聚電解質(zhì)復(fù)合膜；再沖洗掉聚電解質(zhì)復(fù)合膜表面的多余溶液；重復(fù)步驟使帶相反電荷的聚電解質(zhì)在基膜表面交替沉積組裝形成聚電解質(zhì)自組裝的復(fù)合納濾膜；其整體工藝過程簡單，自組裝效果好，納濾膜質(zhì)量好，成本低，生產(chǎn)環(huán)境友好。
文檔編號B01D67/00GK102580550SQ20121005429
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者李紅海, 蘇保衛(wèi), 高學(xué)理 申請人:中國海洋大學(xué)