CN104128099A - 一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 - Google Patents
一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104128099A CN104128099A CN201310158591.0A CN201310158591A CN104128099A CN 104128099 A CN104128099 A CN 104128099A CN 201310158591 A CN201310158591 A CN 201310158591A CN 104128099 A CN104128099 A CN 104128099A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- solution
- self
- membrane
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
本发明涉及一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。该复合膜具有三层复合结构，顶层为超薄致密分离层，中间为采用层层自组装改性的静电纺纳米纤维层，底层为无纺布支撑层。本发明利用聚电解质层层自组装技术对静电纺纳米纤维膜表面进行改性，缩小了纳米纤维膜表面的孔径，并结合相转变技术，制备出新型纳滤膜，该膜采用纳米纤维膜层取代了传统膜的多孔亚层，保留其表层超薄致密分离层。本发明涉及的聚电解质层层自组装改性方法，有效解决了铸膜液渗透纳米纤维层的问题，制备出的纳滤膜具有节能、高通量的特点，在苦咸水淡化、超纯水制备等领域有着巨大应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合纳滤膜及其制备方法，具体涉及一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法，利用聚电解质层层自组装（LBL）技术改性静电纺纳米纤维，并结合相转变制备复合纳滤膜，属于膜分离技术领域。
背景技术
纳滤膜的具体定义为操作压力不大于1.50MPa，截留分子量在200～1000，对NaCl的截留率不超过90%的膜可认为是纳滤膜。纳滤是20世纪70年代中后期开发的一种新型分离过程，对一、二价离子有不同的选择性，对小分子有机物具有较高的截留率，在90年代得到了迅速的发展，在海水及苦咸水淡化、污水和废水的处理和回收、超纯水制备等领域得到了广泛的运用，是近20年来发展起来的一种新型分离技术。
目前，国内外制备纳滤膜的方法有很多，主要有相转化法、界面聚合法、表面接枝技术等。人们对纳滤膜的分离性能，主要是纳滤膜的分离层的研究比较多，也比较成熟，但随着人口的激增，资源能源的短缺，纳滤技术面临着一个问题：由于这些纳滤膜中起到支撑作用的亚层比较致密，孔隙率较低，导致膜通量较低，运作成本较高。但与此同时，静电纺纳米纤维由于其制备方法简单有效，具有高空隙率，内孔交错连通的特点，成为制备新型纳滤膜的一个突破口，引起了人们广泛的注意。其实，早在2007年，美国的Benjamin Chu课题组将纳米纤维膜作中间层，成功地将静电纺纳米纤维膜应用到超滤领域，并申请了专利（WO2007/001405A2）。该复合膜具有以下3层结构：（1）顶层超薄活性分离层，（2）中层纳米纤维层以及（3）底层无纺布层。顶层和中间纳米纤维层主要承担膜的分离性能，底层无纺布提供膜的机械性能。与传统超滤膜相比，该复合膜具有高通量，低能耗的特点，说明了静电纺纳米纤维膜在膜分离领域的巨大应用前景。此后，各种以纳米纤维膜作为亚层的复合纳滤膜在科研领域也得到了很大的发展，如专利CN102139187A和专利WO2008118228-A2公开了一种以静电纺丝纤维膜为支撑层制备复合纳滤膜的方法，其上的分离层包括界面结合的方法以及官能团改性的方法。近期，新加坡国立大学Subramanian等（Desalination，2012）也讨论了纳米纤维膜在水过滤领域的应用。但目前，多数纳米纤维复合纳滤膜的上层分离层都为通过界面聚合制得的聚酰胺层，该类复合膜的制备工艺较为复杂，成本较高，并且聚酰胺层的耐氯耐碱能力较弱，从而导致酰胺基团的降解，引起膜性能的下降。因此，有必要研究一种制备方法更为简单，成本较低以及稳定性较好的复合纳滤膜。于此看来，相转变法也是一种重要的制备超滤/纳滤膜的方法，但现在却少有关于相转变技术与静电纺技术结合制膜的报道。原因是静电纺纳米纤维交错形成的孔径难以小于100nm，铸膜液极易渗入纤维孔中，造成堵孔现象，影响通量，甚至无法在纤维表面形成致密分离层。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜。
本发明基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，具有三层复合结构，顶层为超薄致密分离层，中间为采用层层自组装改性的静电纺纳米纤维层以及底层为无纺布支撑层。
所述的纳米纤维层取代传统膜的多孔亚层，由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚偏氟乙烯（PVDF）或聚丙烯腈（PAN）等适用于水过滤的高聚物组成，静电纺纳米纤维的直径为400～1000nm，所述的纳米纤维层厚度为50～100μm。
层层自组装（Layer-by-layer self assembly，LBL）改性为聚电解质层层自组装改性，将纳米纤维层交替浸入聚阳离子溶液和聚阴离子溶液，每次浸渍时间为3～10min，组装层数为3～6层。
所述的聚阳离子溶液为壳聚糖（CHI）、聚丙烯胺（PAH）、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)等的溶液，所述的聚阴离子溶液为海藻酸钠（ALG）、聚丙烯酸(PAA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、聚乙烯基磺酸(PVS）等的溶液。
所述的聚阳离子溶液和聚阴离子溶液的浓度范围均在0.201～0.215g/300ml H2O之间。
所述的超薄致密分离层由适用于相转变制膜的高分子材料，如聚醚砜、聚砜、醋酸纤维素等组成，分离层厚度约为5～10μm。
无纺布支撑层的厚度为100～200μm。
本发明还提供了一种上述基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜的制备方法，基于静电纺技术制备出纳米纤维膜，利用聚电解质层层自组装技术对其改性，缩小膜表面孔径，并结合相转变制膜技术，用纳米纤维层取代原传统膜的多孔亚层，保留表层超薄分离层，制备出新型复合纳滤膜。
本发明复合纳滤膜的具体制备过程，包括如下步骤：
（1）纳米纤维膜的制备：
采用适用于水过滤的高分子聚合物溶解在溶剂中，搅拌获得纺丝液，并通过静电纺丝得到静电纺纳米纤维膜；
（2）热压定型：
将步骤（1）得到的纳米纤维膜和无纺布膜置于热压机中进行热压定型，得到纳米纤维/无纺布膜；
（3）聚电解质层层自组装改性：
将步骤（2）得到的纳米纤维/无纺布膜浸入聚阳离子溶液，之后再浸入聚阴离子溶液，重复以上的处理过程3～6次之后将膜在室温下晾干待用；
（4）相转变制膜：
将步骤（3）得到的改性纳米纤维/无纺布膜置于平板上，运用刮刀在改性纳米纤维/无纺布膜上刮制铸膜液，预蒸发，之后将膜浸入凝固浴，待彻底相分离后，将膜重新浸入去离子水，最后进行热处理。
步骤（1）中，所述的高分子聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）等适用于水过滤的高聚物；通过静电纺制成的纤维直径为400～1000nm之间可调的电纺纤维膜层，纳米纤维膜厚度未经热压前约为50～100μm。
步骤（2）中，纳米纤维膜通过热压与无纺布膜粘合到一起，热压定型的温度为80～120℃，压力为0.1～0.5MPa，时间为60～300s。无纺布膜的厚度为100～200μm。
步骤（3）中，聚阳离子溶液为壳聚糖（CHI）、聚丙烯胺（PAH）、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)等溶液，聚阴离子溶液为海藻酸钠（ALG）、聚丙烯酸(PAA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、聚乙烯基磺酸(PVS）等溶液，每次在聚阳离子溶液或聚阴离子溶液中的浸渍时间为3～10min，组装层数为3～6层。
聚阳离子溶液或聚阴离子溶液的浓度范围在0.201～0.215g/300ml H2O之间，聚阳子溶液用乙酸调节pH至3。
步骤（4）中，铸膜液为聚醚砜、聚砜、醋酸纤维素等的溶液，铸膜液浓度范围在23～30wt%之间，在改性后的纳米纤维膜上刮制的厚度为10～30μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入凝固浴（凝固浴为20℃的去离子水）2h，待彻底相分离后，将膜重新浸入去离子水24h。复合膜经过相转变之后，需经热处理：温度为60～100℃，时间为30～120min。最终形成的分离层厚度约为5～10μm。
本发明利用聚电解质层层自组装技术对静电纺纳米纤维膜表面进行改性，缩小了纳米纤维膜表面的孔径，并结合相转变技术，制备出新型纳滤膜，该膜采用纳米纤维膜层取代了传统膜的多孔亚层，保留其表层超薄致密分离层。本发明的聚电解质层层自组装改性方法，有效解决了铸膜液渗透纳米纤维层的问题。
本发明方法制得的复合膜性能优异，与传统制备方法相比，具有突出的节能，高通量的优点，在苦咸水淡化、超纯水制备等领域有着巨大应用前景。
附图说明
图1是本发明的复合纳滤膜与传统相转变纳滤膜结构的区别。
图2是本发明复合纳滤膜的制备流程图。
图3-a和图3-b是静电纺纳米纤维膜经过或未经LBL改性，进行相转变后表层SEM扫描电镜效果对比图，其中图3-a是静电纺纳米纤维膜先经LBL改性后进行相转变得到分离层；图3-b是静电纺纳米纤维膜未经LBL改性直接进行相转变得到的分离层。
主要附图标记：
1 致密分离层 3 无纺布层
2 纳米纤维层 4 多孔亚层
具体实施方式
如图1所示，左侧为传统相转变纳滤膜，右侧为纳米纤维基纳滤膜。传统相转变纳滤膜由顶层的致密分离层1和底层的多孔亚层4组成，通过将纳米纤维层取代多孔亚层，得到本发明由顶层的致密分离层1、中间的纳米纤维层2和底层的无纺布层3组成的纳米纤维基纳滤膜。
如图2所示，本发明复合纳滤膜的制备流程包括静电纺丝、热压定型、LBL改性和相转变后处理，最终得到复合纳滤膜。
本发明复合纳滤膜的具体制备过程，包括如下步骤：
（1）纳米纤维膜的制备：
选用适用于水过滤的高分子聚合物溶解在溶剂中，静置待完全溶解后磁力搅拌12h，获得纺丝液，并通过静电纺丝得到直径在400～1000nm之间可调的静电纺纳米纤维膜；
（2）热压定型
将步骤（1）得到的纳米纤维/无纺布膜置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.1～0.5MPa；热压时间为60s。
（3）聚电解质层层自组装改性
先将通过步骤（1）～（2）得到的纳米纤维/无纺布膜浸入含有0.201～0.215g/300ml聚阳离子溶液(用乙酸调节pH至3)，浸渍时间3～10min。之后将基膜再浸入含有0.201～0.215g/300ml聚阴离子溶液，浸渍时间3～10min。重复以上的处理过程3～6次之后将膜在室温下晾干待用。
（4）相转变制膜
将经过步骤（1）～（3）得到的纳米纤维/无纺布膜置于平板上，运用刮刀在基膜上刮制厚度为10～30μm的铸膜液，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入凝固浴（凝固浴为20℃的去离子水）2h，待彻底相分离后，将膜重新浸入去离子水24h，之后在60～100℃下热处理30～120min。
实施例1
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚酯（PET）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为150μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.2MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.201g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.201g/300ml）3min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚醚砜铸膜液，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为5μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为35%，通量为45L/m-2h-1。
实施例2
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为175μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为100℃；压力为0.2MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.201g/300ml，用乙酸调节pH至3）7min，然后将其浸入聚丙烯酸聚阴离子溶液（浓度为0.201g/300ml）7min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚醚砜铸膜液，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为6μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为33%，通量为48L/m-2h-1。
实施例3
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为170μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为120℃；压力为0.2MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.201g/300ml，用乙酸调节pH至3）10min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.201g/300ml）10min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚醚砜铸膜液，厚度为10μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为7μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为30%，通量为49L/m-2h-1。
实施例4
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚酯（PET）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为200μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.1MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.210g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.210g/300ml）3min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚砜铸膜液，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在60℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为8μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为35%，通量为47L/m-2h-1。
实施例5
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为70μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为190μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.3MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入聚丙烯胺聚阳离子溶液（浓度为0.215g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.215g/300ml）3min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%醋酸纤维素铸膜液，厚度为30μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理90min，最终得到分离层厚度为10μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为35%，通量为51L/m-2h-1。
实施例6
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为100μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为180μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.2MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.210g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入聚苯乙烯磺酸聚阴离子溶液（浓度为0.210g/300ml）3min。重复以上步骤4次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚砜铸膜液聚，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在100℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为9μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为35%，通量为50L/m-2h-1。
实施例7
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚酯（PET）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为182μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.5MPa；热压时间为60s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.210g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.210g/300ml）3min。重复以上步骤6次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制23wt%聚醚砜铸膜液，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为8.5μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为36%，通量为54L/m-2h-1。
实施例8
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为186μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.2MPa；热压时间为200s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入壳聚糖聚阳离子溶液（浓度为0.210g/300ml，用乙酸调节pH至3）3min，然后将其浸入聚乙烯基磺酸聚阴离子溶液（浓度为0.210g/300ml）3min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制27wt%聚醚砜铸膜液，厚度为20μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在100℃下热处理30min，最终得到分离层厚度为9.5μm。将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为50%，通量为34L/m-2h-1。
实施例9
本实施例的制备步骤如下：
（1）静电纺丝制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维/无纺布基膜。纺丝时溶液推进速率为为10μL/min，电压为20kV，接收距离为20cm，纳米纤维层厚度为50μm，纤维直径为400～1000nm。
（2）将静电纺得到的纳米纤维/无纺布膜（厚度为176μm）置于热压机中进行热压定型：热压温度为80℃；压力为0.2MPa；热压时间为300s。
（3）将热压后的纳米纤维/无纺布膜浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵聚阳离子溶液（浓度为0.210g/300ml，用乙酸调节pH至3）10min，然后将其浸入海藻酸钠聚阴离子溶液（浓度为0.215g/300ml）10min。重复以上步骤3次，之后将膜在室温下自然晾干待用。
（4）用刮刀在改性后的纳米纤维/无纺布基膜上刮制30wt%醋酸纤维素铸膜液，厚度为10μm，预蒸发时间为20s，之后将膜浸入20℃的去离子水凝固浴中2h，待彻底相分离后，将其重新放入去离子水24h，之后在80℃下热处理120min，最终得到分离层厚度为7μm。
将制备好的复合膜放入错流装置，在5bar操作压力下预压1h后，测得复合膜对0.5mol/L的MgSO4溶液的截留率为61%，通量为30L/m-2h-1。
通过电镜扫描分析本发明的静电纺纳米纤维膜经过或未经LBL改性进行相转变后表层SEM扫描电镜效果，可以看到静电纺纳米纤维膜先经LBL改性后进行相转变得到的分离层，其表面光滑，完整无缺陷；而未经LBL改性直接进行相转变得到的分离层，则表面渗透现象严重，无法成膜。如图3-a和图3-b所示，为实施例1中静电纺纳米纤维膜经过或未经LBL改性进行相转变后表层SEM扫描电镜效果对比图，其中图3-a是静电纺纳米纤维膜先经LBL改性后进行相转变得到分离层，表面光滑，完整无缺陷；图3-b是静电纺纳米纤维膜未经LBL改性直接进行相转变得到的分离层，表面渗透现象严重，无法成膜。
Claims (10)
1.一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：具有三层复合结构，顶层为超薄致密分离层，中间为采用层层自组装改性的静电纺纳米纤维层，底层为无纺布支撑层。
2.根据权利要求1所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的纳米纤维层由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈组成。
3.根据权利要求2所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的纳米纤维层中纤维直径为400～1000nm，所述的纳米纤维层厚度为50～100μm。
4.根据权利要求1所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的层层自组装改性为将纳米纤维层交替浸入聚阳离子溶液和聚阴离子溶液，每次浸渍时间为3～10min，组装层数为3～6层。
5.根据权利要求4所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的聚阳离子溶液为壳聚糖、聚丙烯胺或聚二烯丙基二甲基氯化铵的溶液，所述的聚阴离子溶液为海藻酸钠、聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸或聚乙烯基磺酸的溶液；所述的聚阳离子溶液或聚阴离子溶液的浓度为0.201～0.215g/300ml H2O。
6.根据权利要求1所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的超薄致密分离层由聚醚砜、聚砜或醋酸纤维素组成。
7.根据权利要求6所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜，其特征在于：所述的超薄致密分离层的厚度为5～10μm，无纺布支撑层的厚度为100～200μm。
8.权利要求1-7中任一项所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）纳米纤维膜的制备：采用高分子聚合物溶解在溶剂中，搅拌获得纺丝液，并通过静电纺丝得到静电纺纳米纤维膜；
（2）热压定型：将得到的纳米纤维膜和无纺布膜置于热压机中进行热压定型，得到纳米纤维/无纺布膜；
（3）聚电解质层层自组装改性：将得到的纳米纤维/无纺布膜浸入聚阳离子溶液，之后再浸入聚阴离子溶液，重复以上的处理过程3～6次之后将膜在室温下晾干待用；
（4）相转变制膜：将得到的改性纳米纤维/无纺布膜置于平板上，运用刮刀在改性纳米纤维/无纺布膜上刮制铸膜液，预蒸发，之后将膜浸入凝固浴，待彻底相分 离后，将膜重新浸入去离子水，最后进行热处理。
9.根据权利要求8所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述的热压定型的温度为80～120℃，压力为0.1～0.5MPa，时间为60～300s。
10.根据权利要求8所述的基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述的铸膜液为聚醚砜、聚砜或醋酸纤维素的溶液，铸膜液浓度为23～30wt%，刮制铸膜液的厚度为10～30μm；所述热处理的温度为60～100℃，时间为30～120min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310158591.0A CN104128099B (zh) | 2013-05-02 | 2013-05-02 | 一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310158591.0A CN104128099B (zh) | 2013-05-02 | 2013-05-02 | 一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104128099A true CN104128099A (zh) | 2014-11-05 |
| CN104128099B CN104128099B (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=51801108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310158591.0A Expired - Fee Related CN104128099B (zh) | 2013-05-02 | 2013-05-02 | 一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104128099B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104404774A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-03-11 | 江南大学 | 一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺 |
| CN104911908A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-16 | 武汉纺织大学 | 一种聚电解质纳米膜介导的涤纶纺织品常温常压染色方法 |
| CN107930417A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-20 | 中山朗清膜业有限公司 | 一种层层自组装制备聚偏氟乙烯中空纤维正渗透膜的方法 |
| CN108771977A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 南京林业大学 | 一种用于油水混合物分离的基于层层自组装技术的超疏水超亲油纳米纤维膜的制备方法 |
| CN109722898A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-07 | 温州优巴信息技术有限公司 | 一种层层自组装的四（4-磺酸基苯基）卟啉超分子改性的纺织品及其制备方法 |
| CN110449137A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-15 | 陕西科技大学 | 一种多官能团改性纳米纤维膜吸附材料的制备方法 |
| CN111644079A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-11 | 武汉纺织大学 | 一种高表面粗糙度的纳滤膜材料及其制备方法 |
| CN114931865A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-23 | 重庆理工大学 | 一种聚酰胺陶瓷复合纳滤膜、制备方法及其应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011142726A1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | National University Of Singapore | Nanofiltration membrane |
| CN101039798B (zh) * | 2004-10-06 | 2012-03-07 | 纽约州立大学研究基金会 | 高通量及低污垢过滤介质 |
| CN102949938A (zh) * | 2011-08-18 | 2013-03-06 | 中国科学院化学研究所 | 多层复合结构的滤膜的制备方法 |
| CN103041714A (zh) * | 2011-10-13 | 2013-04-17 | 中国科学院化学研究所 | 改性壳聚糖复合静电纺丝纳米纤维的复合超滤膜及其制备方法 |
-
2013
- 2013-05-02 CN CN201310158591.0A patent/CN104128099B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101039798B (zh) * | 2004-10-06 | 2012-03-07 | 纽约州立大学研究基金会 | 高通量及低污垢过滤介质 |
| WO2011142726A1 (en) * | 2010-05-13 | 2011-11-17 | National University Of Singapore | Nanofiltration membrane |
| CN102949938A (zh) * | 2011-08-18 | 2013-03-06 | 中国科学院化学研究所 | 多层复合结构的滤膜的制备方法 |
| CN103041714A (zh) * | 2011-10-13 | 2013-04-17 | 中国科学院化学研究所 | 改性壳聚糖复合静电纺丝纳米纤维的复合超滤膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 阎怡瑾等: "聚电解质涂层/纳米纤维膜复合滤膜的制备", 《合成纤维》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104404774A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-03-11 | 江南大学 | 一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺 |
| CN104911908A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-09-16 | 武汉纺织大学 | 一种聚电解质纳米膜介导的涤纶纺织品常温常压染色方法 |
| CN104911908B (zh) * | 2015-05-19 | 2017-01-18 | 武汉纺织大学 | 一种聚电解质高分子纳米膜介导的涤纶纺织品常温常压染色方法 |
| CN107930417A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-04-20 | 中山朗清膜业有限公司 | 一种层层自组装制备聚偏氟乙烯中空纤维正渗透膜的方法 |
| CN107930417B (zh) * | 2017-10-30 | 2021-04-13 | 广东中膜科技有限公司 | 一种层层自组装制备聚偏氟乙烯中空纤维正渗透膜的方法 |
| CN108771977A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-09 | 南京林业大学 | 一种用于油水混合物分离的基于层层自组装技术的超疏水超亲油纳米纤维膜的制备方法 |
| CN109722898A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-07 | 温州优巴信息技术有限公司 | 一种层层自组装的四（4-磺酸基苯基）卟啉超分子改性的纺织品及其制备方法 |
| CN110449137A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-15 | 陕西科技大学 | 一种多官能团改性纳米纤维膜吸附材料的制备方法 |
| CN110449137B (zh) * | 2019-07-02 | 2021-12-03 | 陕西科技大学 | 一种多官能团改性纳米纤维膜吸附材料的制备方法 |
| CN111644079A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-11 | 武汉纺织大学 | 一种高表面粗糙度的纳滤膜材料及其制备方法 |
| CN114931865A (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-23 | 重庆理工大学 | 一种聚酰胺陶瓷复合纳滤膜、制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104128099B (zh) | 2016-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104128099B (zh) | 一种基于静电纺和自组装技术的复合纳滤膜及其制备方法 | |
| Shen et al. | High performance polyamide composite nanofiltration membranes via reverse interfacial polymerization with the synergistic interaction of gelatin interlayer and trimesoyl chloride | |
| Wang et al. | Nanofiltration membranes prepared by interfacial polymerization on thin-film nanofibrous composite scaffold | |
| CN102248726B (zh) | 一种具有胶粘过渡层的纳米纤维分离复合膜的制备方法 | |
| CN105709619B (zh) | 一种荷正电纳滤膜及其制备方法 | |
| CN105727759A (zh) | 一种高性能正渗透膜及其静电纺丝制备方法 | |
| CN105032202B (zh) | 一种多层复合超滤膜及其制备方法 | |
| CN104548975B (zh) | 一种管式复合纳滤膜 | |
| CN102068922B (zh) | 一种聚偏氟乙烯复合增强型液体分离膜的制备方法 | |
| CN104906963A (zh) | 一种基于静电纺纳米纤维膜的复合反渗透膜的制备方法 | |
| CN107362694B (zh) | 一种无纺布基正渗透膜及其制备方法和应用 | |
| CN106823854A (zh) | 一种聚合物基金属有机骨架杂化膜的制备方法 | |
| WO2012102678A1 (en) | A forward osmosis membrane | |
| CN107029558A (zh) | 一种耐氯性复合纳滤膜及其制备方法 | |
| Wang et al. | Tri-bore ultra-filtration hollow fiber membranes with a novel triangle-shape outer geometry | |
| CN108339416B (zh) | 一种纳滤膜及其用途 | |
| CN103240005B (zh) | 一种管式复合纳滤膜的制备方法 | |
| Ji et al. | Green preparation of polyvinylidene fluoride loose nanofiltration hollow fiber membranes with multilayer structure for treating textile wastewater | |
| CN104324622A (zh) | 一种聚四氟乙烯复合纳滤膜的制备方法 | |
| CN111790277A (zh) | 一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法 | |
| CN104028110A (zh) | 一种薄层复合正渗透膜及其制备方法 | |
| CN103785307A (zh) | 一种含凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法 | |
| CN103785297A (zh) | 一种含有机改性的凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法 | |
| CN113797763B (zh) | 一种纤维素凝胶层修饰的高通量染料分离用疏松纳滤膜及其制备方法与应用 | |
| KR101869799B1 (ko) | 탄소나노소재가 적용된 정삼투 복합 필터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소나노소재가 적용된 정삼투 복합 필터 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160803 |