专利名称：一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法，属于水处理领域。
背景技术：
纳滤膜极易受到有机污染，其表面电荷、憎水性、粗糙度等特性，对膜的有机吸附污染及阻塞有重大影响。一方面，极性有机物在纳滤膜表面上的吸附可能以氢键作用、色散力吸附和憎水作用进行；这些表面活性剂吸附层的形成，使水分子要透过膜就必须消耗更高的能量；正是因为这个增加的活化能，最终导致产水量的下降。另一方面，憎水性有机物与水间的相互作用使这些扩散慢的有机物富集在膜表面上，即高分子低扩散性的有机物会浓缩在膜表面上；而高分子有机物的浓差极化也有利于它们吸附在膜表面上；且水中离子(主要是Ca2_)与有机物官能团相互作用，也会改变这些有机物分子的憎水性和扩散性，从 而使得非极性有机物、憎水性有机物吸附在纳滤膜表面上造成膜污染。纳滤膜分离具有两个特性，即筛分效应和电荷效应。筛分效应是指分子量大于膜的截留分子量的物质将被膜截留，反之则透过；电荷效应又称为Donnan效应，是指离子与膜所带电荷的静电相互作用。对不带电荷的分子的过滤主要是靠位阻效应即筛分效应，利用筛分效应可以将不同分子量的物质分离；而对带有电荷的物质的过滤主要是靠荷电效应，纳滤膜表面分离层可以由聚电解质构成，膜表面带有一定的电荷，大多数纳滤膜的表面带有负电荷，它们通过静电相互作用，阻碍多价离子的渗透，这是纳滤膜在较低压力下仍具有较高脱盐性能的重要原因。目前常用的纳滤膜多为荷电膜，与非荷电纳滤膜相比，对一些特定的离子有较好的脱除效果，但是荷电膜容易吸附水中的杂质造成膜污染，从而导致膜性能下降。可是换一个角度来看，如果利用这一特性，使膜表面吸附功能物质，则可以通过改变膜表面性质，诸如提高亲水性、粗糙度，填充膜孔提高截留率等，从而改善纳滤膜整体性能。CN1293138C公开了一种合成高分子膜用表面处理剂及合成高分子膜的表面处理法，是通过由侧链含有氮有机基的特定乙烯基共聚物及润滑剂的表面处理剂对合成高分子膜表面进行一定的处理，赋予了合成高分子膜优异的防带静电性、防雾性和优异的滑动性。但该方案并不适用于解决纳滤膜脱除率高但膜通量较低的问题。
发明内容
本发明提供了一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法，解决了纳滤膜脱除率高，使膜表面易受到污染而使膜通量较低的问题。本发明的技术方案如下所述。—种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于由抗菌纳米粒子、活性剂和溶剂组成；其中，抗菌纳米粒子的含量为O. 01 10wt%、活性剂的含量为O. I 30wt%，其余为溶剂；所述抗菌纳米粒子是指二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化锆、蒙脱土和碳纳米管中的任一种或几种组合；
所述抗菌纳米粒子的粒径为I 500nm,优化为10 200nm ；所述溶剂是指水、乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇和丙酮中的任一种或几种；所述活性剂是指乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、磷酸酰乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N、N-二乙基乙醇胺、苯乙醇胺、油酸三乙醇胺、聚乙醇胺、三氟化硼三乙醇胺络合物、N-氨基乙醇胺、吡啶酮乙醇胺盐、N-苄基乙醇胺、乙醇胺巯基乙酸盐、N- 丁基二乙醇胺、叔丁基乙醇胺、椰子油酰二乙醇胺、三乙醇胺盐酸盐、三乙醇胺磷酸盐、十四酰磷酸酰乙醇胺、甘油、甘油醚和十二烷基硫酸三乙醇胺等中的任一种或几种；上述的纳滤膜的表面处理剂，其制备方法是将纳米粒子分散于溶剂中，在20 40°C下搅拌至分散均匀，加入活性剂，搅拌I 10h，溶解后获得表面处理剂。一种纳滤膜的表面处理方法，主要包括以下步骤
(I)表面处理剂涂覆或浸溃将上述表面处理剂均匀涂覆于纳滤膜表面，或者将纳滤膜表面浸溃于表面处理剂中；(2)表干处理对纳滤膜采用风刀表干处理；(3)烘干处理置于烘箱中，在15_80°C下烘干处理O. I lh，即可。所述步骤(I)中的涂覆是指采用刮涂、喷涂的方式，将表面处理剂均匀涂敷于纳滤膜膜面，喷涂于膜面上的处理剂为10 200g/m2，喷涂后溶液在膜面保持O. I lOmin。所述步骤(I)中的浸溃是指将纳滤膜膜片浸在10 60°C的表面处理剂中O. I IOmin0本发明的有益效果处理试剂中纳米粒子，如二氧化钛粒子的引入，可以提高纳滤膜在运行过程中的抗菌能力，并在一定程度上提高纳滤膜的脱盐性能；活性剂的引入可以通过其与纳滤膜脱盐层上残留基团和聚酰胺网络的作用而有效提高膜片的通量；由于经活性剂处理后的纳滤膜脱盐率会有一定程度的下降，纳米粒子的引入可以平衡活性剂对于脱盐性能的抑制；表面处理剂中所选用的溶剂，促进了通量的提高。采用本发明的表面处理剂及表面处理方法，在维持较高脱盐率的情况下，可使纳滤膜在低压条件下具备较高的通量，获得脱盐较好，且通量性能优异的纳滤膜产品，具有高效、易操作的特点，对于设备的要求较低，实用性很强。
具体实施例方式为了加深对本发明理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。实施例I将50g 二氧化钛纳米粒子(粒径60nm)分散于4900g去离子水中，20° C下充分搅拌分散均勻后，加入50g乙醇胺,搅拌Ih,配制成表面处理剂。取20cmX 20cm规格VNFl纳滤膜浸溃于悬浮液中，O. Imin后取出，用风刀去除表面残留溶液后于80° C烘箱中进行热处理，处理时间IOmin后即得纳米粒子修饰后的纳滤膜。实施例2将IOOg氧化招纳米粒子(粒径500nm)溶解于4900g乙醇中，25° C下充分搅拌分散均勻后，加入50g磷酸酰乙醇胺,搅拌3h,配制成表面处理剂。取20cmX 20cm规格VNFl纳滤膜浸溃于乙二醇胺溶液中，4min后取出，用风刀去除表面残留溶液后于60° C烘箱中进行热处理，处理时间30min后即得乙二醇胺修饰后的纳滤膜。实施例3将50g 二氧化硅纳米粒子(粒径200nm)分散于4850g甲醇中，30° C下充分搅拌分散均匀后，加入IOOg 二甲基乙醇胺加入到悬浮液中，搅拌57h，配制成表面处理剂。取20cmX 20cm规格VNFl纳滤膜浸溃于悬浮液中，Smin后取出，用风刀去除表面残留溶液后于40° C烘箱中进行热处理，处理时间40min后即得表面处理剂修饰后的纳滤膜。实施例4将50g氧化锌纳米粒子(粒径IOOnm)分散于4850g异丙醇中，35° C下充分搅拌分散均勻后，加入IOOg三乙醇胺到悬浮液中，搅拌7h,配制成表面处理剂。取20cmX20cm规格VNFl纳滤膜浸溃于悬浮液中，IOmin后取出，用风刀去除表面残留溶液后于15° C烘箱中进行热处理，处理时间60min后即得表面处理剂修饰后的纳滤膜。 实施例5将50g氧化锆纳米粒子(粒径IOnm)分散于4950g叔丁醇中，40° C下充分搅拌分散均勻后，加入50g 二乙醇胺,搅拌IOh,配制成表面处理剂。取20cmX 20cm规格VNFl纳滤膜浸溃于悬浮液中，6min后取出，用风刀去除表面残留溶液后于70° C烘箱中进行热处理，处理时间20min后即得纳米粒子修饰后的纳滤膜。取Vontron商品化VNFl纳滤膜6个，其中5个经实施例1—5所述方法处理后得到的各纳滤膜为试品，剩下I个不经任何表面处理为对照品，在膜片检测台测试，在操作压力为70psi，温度为25°C，pH值为6. 5-7. 5的测试条件下，得到2000ppm NaCl水溶液水通量(GFD)，以及2000ppm MgS04水溶液水通量(GFD)，结果见表I。表I纳滤膜的通量和脱盐率
权利要求
1.一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于由抗菌纳米粒子、活性剂和溶剂组成；其中，抗菌纳米粒子的含量为O. Ol 10wt%、活性剂的含量为O. I 30wt%，其余为溶剂；
2.根据权利要求I所述的一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于所述抗菌纳米粒子是指二氧化钛、氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化锆、蒙脱土和碳纳米管中的任一种或几种组合；
3.根据权利要求2所述的一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于所述抗菌纳米粒子的粒径为I 500nm，优化为10 200nm ；
4.根据权利要求I所述的一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于所述溶剂是指水、乙醇、甲醇、异丙醇、叔丁醇和丙酮中的任一种或几种；
5.根据权利要求I所述的一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于所述活性剂是指乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、磷酸酰乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N、N-二乙基乙醇胺、苯乙醇胺、油酸三乙醇胺、聚乙醇胺、三氟化硼三乙醇胺络合物、N-氨基乙醇胺、吡啶酮乙醇胺盐、N-苄基乙醇胺、乙醇胺巯基乙酸盐、N-丁基二乙醇胺、叔丁基乙醇胺、椰子油酰二乙醇胺、三乙醇胺盐酸盐、三乙醇胺磷酸盐、十四酰磷酸酰乙醇胺、甘油、甘油醚和十二烷基硫酸三乙醇胺等中的任一种或几种；
6.根据权利要求I所述的一种纳滤膜的表面处理剂，其特征在于其制备方法是将纳米粒子分散于溶剂中，在20 40°C下搅拌至分散均匀，加入活性剂，搅拌I 10h，溶解后获得表面处理剂。
7.一种纳滤膜的表面处理方法，其特征在于主要包括以下步骤 (1)表面处理剂涂覆或浸溃将权利要求1飞的任一项所述的表面处理剂均匀涂覆于纳滤膜表面，或者将纳滤膜表面浸溃于表面处理剂中； (2)表干处理对纳滤膜采用风刀表干处理； (3)烘干处理置于烘箱中，在15-80°C下烘干处理O.I lh，即可。
8.根据权利要求7所述的一种纳滤膜的表面处理方法，其特征在于所述步骤(I)中的涂覆是指采用刮涂、喷涂的方式，将表面处理剂均匀涂敷于纳滤膜膜面，喷涂于膜面上的处理剂为10 200g/m2，喷涂后溶液在膜面保持O. I lOmin。
9.根据权利要求7所述的一种纳滤膜的表面处理方法，其特征在于所述步骤(I)中的浸溃是指将纳滤膜膜片浸在10 60°C的表面处理剂中O. I lOmin。
全文摘要
本发明提供了一种纳滤膜的表面处理剂及表面处理方法，其表面处理剂是由抗菌纳米粒子、活性剂组成，其中，抗菌纳米粒子的含量为0.01～10wt%、活性剂的含量为0.1～30wt%，其余为溶剂；其制备方法是将纳米粒子分散于溶剂中，在20～40℃下搅拌至分散均匀，加入活性剂，搅拌1～10h，溶解后获得表面处理剂；其表面处理方法主要包括以下步骤(1)表面处理剂涂覆或浸渍；(2)风刀表干处理；(3)烘干处理。采用本发明的表面处理剂及表面处理方法，在维持较高脱盐率的情况下，可使纳滤膜在低压条件下具备较高的通量，获得脱盐较好，且通量性能优异的纳滤膜产品，具有高效、易操作的特点，对于设备的要求较低，实用性很强。
文档编号B01D61/02GK102921300SQ20121041516
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者梁松苗, 吴宗策, 金焱, 许国扬, 陶健, 蔡志奇 申请人:贵阳时代沃顿科技有限公司