【CN109569333A】一种用于水处理的复合膜【专利】
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一种水处理系统 (参考实用新型专利)页数:2
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( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910047332 .8
(22)申请日 2019 .01 .16
(71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道399号
(72)发明人 朱泽晛 刘冬青 蔡思洲 任顺
(51)Int .Cl . B01D 71/82(2006 .01) B01D 67/00(2006 .01) B01D 69/10(2006 .01) B01D 69/12(2006 .01) B01D 71/68(2006 .01)
3
CN 109569333 A
(10)申请公布号 CN 109569333 A (43)申请公布日 2019.04.05
( 54 )发明 名称 一种用于水处理的复合膜
( 57 )摘要 一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联
剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂作为制膜 原料 ，三者与溶剂以一定比 例混合配制成铸膜 液，通过浸没-沉淀法制备成多孔支撑膜，通过多 酚与多氨基化合物在水中的化学沉积反应在多 孔支撑膜上涂覆分离功能层，制备出用于水处理 的复合膜。此膜对染料和无机盐类展现出较高的 截留性能。
2 .根据权利要求1，所述浸没-沉淀法制备的多孔支撑膜，其铸膜液配方中： 用于处理海泡石的 偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷 (KH-550) 、γ- (乙二氨基) 丙基三 甲基硅烷(KH-792)、二乙烯三氨基丙基三甲基硅烷(NQ-62)、苯胺甲基三乙氧基硅烷和苯胺 甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。 聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。 偶联剂处理过的海泡石添加量为聚砜质量的1％～10％。 表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵 (DTAB) 、十四烷基三甲基溴化铵 (TTAB) 或十六烷 基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种，添加量为聚砜质量的0％～10％。 铸膜液的溶剂为N ，N-二甲基甲酰胺(DMF) 、N ，N-二甲基乙酰胺(DMAC) 、二甲基亚砜 (DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种混合。 3 .根据权利要求1，所述的化学沉积反应是多酚化合物和多氨基化合物在水中发生的 交联反应，反应产物沉积在多孔支撑基膜表面形成分离功能层。 多酚化合物包括儿茶酚或茶多酚的一种或两种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓 度为2g/L～5g/L。 多氨基化合物包括二甲双胍、间苯二胺、聚乙烯亚胺600、聚乙烯亚胺1800或聚乙烯亚 胺10000中的一种或几种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～27g/L。 反应时间为4～7小时。 温度为25～40℃。
式为Si12Mg8O30(OH)4(OH2)4·8H2O。其具有高表面积和阳离子交换能力，酸化脱除少量镁离
子后，可形成一定数量微孔，因而具备对多价金属阳离子的吸附能力，常被用作催化剂载体 或吸附 剂。海泡石与偶联剂反应后 ，可在表面接枝有机链段 ，提高 与有机聚合物的 相容性 ， 获得与聚合物制备共混复合膜材料的能 力。混合 制膜后可提高 膜的 亲水性 ，并赋予膜一定 的吸附、截留和交换能力。 [0004] 多酚与多胺的化学沉积反应具有活性高、操作简便、产物带电荷等特点，近年来常 用于制备复合膜功能层，如多巴胺自聚或儿茶酚与聚乙烯亚胺的共沉积。此功能层比通过 界面聚合制备的聚酰胺功能层疏松，因而水通量大，盐截留相对较小，可部分克服浓差极化 现象。本发明将偶联剂处理过的 海泡石和表面活性剂添 加至聚砜溶液中 ，提高聚砜多孔支 撑膜的 亲水性 和水通量 ，通过化学沉积反应在聚 砜多孔支撑膜表面沉积亲水的 荷电 功能 层，提高复合膜对可解离溶质的截流移除能力，旨在提供一种新的水处理复合膜材料及技 术，用于水中染料及有毒离子的去除。333 A
CN 109569333 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂 作为制膜原料 ，三者与溶剂以 一定比 例混合配制成铸膜液 ，通过浸没-沉淀法制备成多孔支 撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的复合膜。
2
CN 109569333 A
说 明 书
1/3 页
一种用于水处理的复合膜
技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是一种通过化学沉积法制备分离功 能层的复合膜。
背景技术 [0002] 目前用于水处理的商品化纳滤膜主要是在聚砜膜上通过界面聚合涂覆聚酰胺功 能层，此工艺较复杂，对操作要求高。且聚砜超滤膜自身通量小，聚酰胺复合层非常致密，截 留效率高 ，但浓差极化现象十分明显 ，易污染、能耗高。本发明针对现有复合膜的缺点 ，首先 制备一种通量大的聚砜支撑基膜，然后通过化学沉积反应在基膜上制造交联分离功能层， 获得低压力、高通量 ，对多种染料分子截留效率高 、对盐截留 相对较低的 膜材料 ，丰富水处 理膜的品种和选择多样性。 [0003] 海泡石是一种微观形貌为棒状的粘土型矿物，主要成分为水合硅酸镁组成，化学
发明内容 [0005] 本发明的目的是克服现有技术中的不足，制备一种用于水处理的复合膜。 [0006] 本发明的技术方案概述如下： [0007] 本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜 和表面活性剂作为制膜原料 ，三者与溶剂以 一定比 例混合配制成铸膜液 ，通过浸没-沉淀法 制备成多孔支撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的 复合膜。 [0008] 所述用于处理海泡石的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(乙二氨 基) 丙基三甲 基硅烷 (KH-792) 、二乙 烯三氨基丙基三甲 基硅烷 (NQ-62) 、苯胺甲 基三乙氧基 硅烷和苯胺甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。 [0009] 所述聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910047332 .8
(22)申请日 2019 .01 .16
(71)申请人 天津工业大学 地址 300387 天津市西青区宾水西道399号
(72)发明人 朱泽晛 刘冬青 蔡思洲 任顺
(51)Int .Cl . B01D 71/82(2006 .01) B01D 67/00(2006 .01) B01D 69/10(2006 .01) B01D 69/12(2006 .01) B01D 71/68(2006 .01)
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CN 109569333 A
(10)申请公布号 CN 109569333 A (43)申请公布日 2019.04.05
( 54 )发明 名称 一种用于水处理的复合膜
( 57 )摘要 一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联
剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂作为制膜 原料 ，三者与溶剂以一定比 例混合配制成铸膜 液，通过浸没-沉淀法制备成多孔支撑膜，通过多 酚与多氨基化合物在水中的化学沉积反应在多 孔支撑膜上涂覆分离功能层，制备出用于水处理 的复合膜。此膜对染料和无机盐类展现出较高的 截留性能。
2 .根据权利要求1，所述浸没-沉淀法制备的多孔支撑膜，其铸膜液配方中： 用于处理海泡石的 偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷 (KH-550) 、γ- (乙二氨基) 丙基三 甲基硅烷(KH-792)、二乙烯三氨基丙基三甲基硅烷(NQ-62)、苯胺甲基三乙氧基硅烷和苯胺 甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。 聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。 偶联剂处理过的海泡石添加量为聚砜质量的1％～10％。 表面活性剂为十二烷基三甲基溴化铵 (DTAB) 、十四烷基三甲基溴化铵 (TTAB) 或十六烷 基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种，添加量为聚砜质量的0％～10％。 铸膜液的溶剂为N ，N-二甲基甲酰胺(DMF) 、N ，N-二甲基乙酰胺(DMAC) 、二甲基亚砜 (DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种混合。 3 .根据权利要求1，所述的化学沉积反应是多酚化合物和多氨基化合物在水中发生的 交联反应，反应产物沉积在多孔支撑基膜表面形成分离功能层。 多酚化合物包括儿茶酚或茶多酚的一种或两种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓 度为2g/L～5g/L。 多氨基化合物包括二甲双胍、间苯二胺、聚乙烯亚胺600、聚乙烯亚胺1800或聚乙烯亚 胺10000中的一种或几种混合配制而成的水溶液，其在水中的浓度为2g/L～27g/L。 反应时间为4～7小时。 温度为25～40℃。
式为Si12Mg8O30(OH)4(OH2)4·8H2O。其具有高表面积和阳离子交换能力，酸化脱除少量镁离
子后，可形成一定数量微孔，因而具备对多价金属阳离子的吸附能力，常被用作催化剂载体 或吸附 剂。海泡石与偶联剂反应后 ，可在表面接枝有机链段 ，提高 与有机聚合物的 相容性 ， 获得与聚合物制备共混复合膜材料的能 力。混合 制膜后可提高 膜的 亲水性 ，并赋予膜一定 的吸附、截留和交换能力。 [0004] 多酚与多胺的化学沉积反应具有活性高、操作简便、产物带电荷等特点，近年来常 用于制备复合膜功能层，如多巴胺自聚或儿茶酚与聚乙烯亚胺的共沉积。此功能层比通过 界面聚合制备的聚酰胺功能层疏松，因而水通量大，盐截留相对较小，可部分克服浓差极化 现象。本发明将偶联剂处理过的 海泡石和表面活性剂添 加至聚砜溶液中 ，提高聚砜多孔支 撑膜的 亲水性 和水通量 ，通过化学沉积反应在聚 砜多孔支撑膜表面沉积亲水的 荷电 功能 层，提高复合膜对可解离溶质的截流移除能力，旨在提供一种新的水处理复合膜材料及技 术，用于水中染料及有毒离子的去除。333 A
CN 109569333 A
权 利 要 求 书
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1 .一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜和表面活性剂 作为制膜原料 ，三者与溶剂以 一定比 例混合配制成铸膜液 ，通过浸没-沉淀法制备成多孔支 撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的复合膜。
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CN 109569333 A
说 明 书
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一种用于水处理的复合膜
技术领域 [0001] 本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是一种通过化学沉积法制备分离功 能层的复合膜。
背景技术 [0002] 目前用于水处理的商品化纳滤膜主要是在聚砜膜上通过界面聚合涂覆聚酰胺功 能层，此工艺较复杂，对操作要求高。且聚砜超滤膜自身通量小，聚酰胺复合层非常致密，截 留效率高 ，但浓差极化现象十分明显 ，易污染、能耗高。本发明针对现有复合膜的缺点 ，首先 制备一种通量大的聚砜支撑基膜，然后通过化学沉积反应在基膜上制造交联分离功能层， 获得低压力、高通量 ，对多种染料分子截留效率高 、对盐截留 相对较低的 膜材料 ，丰富水处 理膜的品种和选择多样性。 [0003] 海泡石是一种微观形貌为棒状的粘土型矿物，主要成分为水合硅酸镁组成，化学
发明内容 [0005] 本发明的目的是克服现有技术中的不足，制备一种用于水处理的复合膜。 [0006] 本发明的技术方案概述如下： [0007] 本发明涉及一种用于水处理的复合膜，其特征是以偶联剂处理过的海泡石、聚砜 和表面活性剂作为制膜原料 ，三者与溶剂以 一定比 例混合配制成铸膜液 ，通过浸没-沉淀法 制备成多孔支撑膜，通过化学沉积反应在多孔支撑膜上涂覆复合层，制备出用于水处理的 复合膜。 [0008] 所述用于处理海泡石的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(乙二氨 基) 丙基三甲 基硅烷 (KH-792) 、二乙 烯三氨基丙基三甲 基硅烷 (NQ-62) 、苯胺甲 基三乙氧基 硅烷和苯胺甲基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合，其用量为海泡石质量的1～5倍。 [0009] 所述聚砜在溶液中的质量浓度为12wt％～22wt％。