一种复合纳滤膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种复合纳滤膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在 几纳米左右，对单价离子和分子量小于200的有机物脱除较差，而对二价或多价离子及分 子量介于200~500之间的有机物有较高的脱除率。可广泛地用于淡水软化、海水软化、饮 用水净化、水质改善、油水分离、废水处理及回收利用，W及染料、抗生素、多肤和多糖等化 工制品的分级、纯化及浓缩等领域。
[0003] 纳滤膜的分离特性是反渗透膜与超滤膜无法取代的，又具有膜技术共有的高效节 能的特点，是今年来世界各国优先发展的膜技术之一。目前工业上的纳滤膜大都是荷电膜， 其制备关键是根据被分离的对象性质来决定是荷正电还是荷负电。纳滤膜的制备方法有多 种方法，其中界面聚合法是目前世界上最有效的制备纳滤膜的方法之一，此外还包括涂覆 法、表面接枝法W及相转化法等。由于市场的需求，纳滤膜的品种不断增加，膜材料主要有 醋酸纤维素、芳香聚醜胺W及礙化聚離讽等。但是，目前使用的纳滤膜均不具备抗菌或杀菌 能力，在实际应用过程中存在细菌繁殖污染膜片的问题。常规的办法是定期对膜进行杀菌 处理，并用药剂进行清洗，严重降低了膜的使用效率。
[0004] 因此，近些年来研究者们一直试图采用各种方法来改善膜的抗菌和抗污染性能， 送样既可W减少杀菌剂的用量又可W提高纳滤膜在工程应用中的运行稳定性。其主要方法 包括在制备过程中引入纳米银、高分子抑菌剂或纳米二氧化铁等方法，但是，送些方法所引 入的抑菌材料大部分是与膜材料共混而起作用的，因此，由于共混所造成的易于流失或者 分相等一系列问题。
[0005] 因此，如何制备一种抗菌的复合纳滤膜还有待于进一步开发和研究。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了克服现有的纳滤膜不具备抗菌性的缺陷，而提供一种复合纳 滤膜及其制备方法，W及该复合纳滤膜和由该方法制备得到的复合纳滤膜在水处理领域中 的应用。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种复合纳滤膜，所述复合纳滤膜包括叠置在一 起的支撑层和分离层，其中，所述分离层为含有居基的聚合物与含有式（I)所示结构的娃 焼偶联剂溶解于溶剂中通过溶胶-凝胶W及热交联反应后形成位于所述支撑层表面上的 交联网状结构；
[0008]
[0009] 其中，Y为含有C1-C20的直链或支链的烷基，且该直链或支链的烷基的末端为 季胺基团；X为Cl、甲氧基（OMe)、己氧基（OEt)、OC2H4OCH3、OSi(邸2)3(OSiMes)和己醜氧基 (OAc)中的一种或多种。
[0010] 本发明还提供了一种复合纳滤膜的制备方法，该方法包括W下步骤：
[0011] (1)将含有居基的聚合物、含有式（I)所示结构的娃焼偶联剂溶解于溶剂中制备 成涂覆液；
[0012] (2)将所述涂覆液涂覆在支撑层上形成初始膜；
[0013] (3)将步骤（2)形成有初始膜的支撑层浸入含有交联剂和交联催化剂的溶液中进 行交联反应，得到包括支撑层和位于所述支撑层表面上的交联网状结构的复合纳滤膜；
[0014]
[0015] 其中，Y为含有C1-C20的直链或支链的烷基，且该直链或支链的烷基的末端为 季胺基团；X为Cl、甲氧基（OMe)、己氧基（OEt)、OC2H4OCH3、OSi(邸2)3(OSiMes)和己醜氧基 (OAc)中的一种或多种。
[0016] 本发明还提供了由上述方法制备得到的复合纳滤膜。
[0017] 本发明还提供了上述复合纳滤膜和由上述方法制备得到的复合纳滤膜在水处理 领域中的应用。
[0018] 本发明的发明人经过深入研究发现，一方面，本发明所述的含有居基的聚合物与 含有具有式（I)所示结构的含有季胺基团的娃焼偶联剂都具有较强的抗菌性；另一方面， 含有居基的聚合物与含有季胺基团的娃焼偶联剂通过溶胶-凝胶W及热交联反应后形成 了交联网络结构，不但提高了膜的力学性能，而且也增大了对无机盐W及有机小分子的截 留性能。综上所述，本发明所述的分离层是由含有居基的聚合物与含有季胺基团的娃焼偶 联剂通过溶胶-凝胶W及热交联反应后形成；本发明所述的复合纳滤膜不仅具有较高的脱 盐率和透水性（水通量），还具有较强的抗菌性，而且其制备方法简单，极具工业应用前景。
[0019] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0020] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0021] 图1是本发明所制备的复合纳滤膜的形成过程示意图。
【具体实施方式】
[0022] W下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023] 本发明提供了一种复合纳滤膜，所述复合纳滤膜包括叠置在一起的支撑层和分离 层，其中，所述分离层为含有居基的聚合物与含有式（I)所示结构的娃焼偶联剂溶解于溶 剂中通过溶胶-凝胶W及热交联反应后形成位于所述支撑层表面上的交联网状结构；
[0024]
[00巧]其中，Y为含有C1-C20的直链或支链的烷基，且该直链或支链的烷基的末端为 季胺基团；X为Cl、甲氧基（OMe)、己氧基（OEt)、OC2H4OCH3、OSi(邸2)3(OSiMes)和己醜氧基 (OAc)中的一种或多种。
[0026] 根据本发明，所述含有居基的聚合物为聚己二醇、聚己帰醇、壳聚糖、壳聚糖季倭 盐、聚離多元醇和聚醋多元醇中的一种或多种；从原料易得性的角度考虑，优选地，所述含 有居基的聚合物为聚己二醇、聚己帰醇和壳聚糖中的一种或多种。在本发明中，所述壳聚糖 (Chitosan)又称脱己醜甲壳素，是由自然界广泛存在的几了质（Chitin)经过脱己醜作用 得到的，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。
[0027] 根据本发明，所述含有式（I)所示结构的娃焼偶联剂；优选为二甲基十八烷基 巧-(H甲氧基娃基）丙基]氯化倭。
[0028] 根据本发明，所述支撑层和分离层的厚度没有特别地限定，可W为本领域的常规 选择，但为了使得送两层能够起到更好的协同配合作用，使得到的复合纳滤膜能够更好地 兼具优异的抗菌性能、较高的水通量和脱盐率，优选情况下，所述支撑层的厚度为90-150 微米，所述分离层的厚度为0. 05-0. 5微米；更优选情况下，所述支撑层的厚度为100-120微 米，所述分离层的厚度为0.1-0. 3微米。
[0029] 根据本发明，所述支撑层没有具体限定，可W由现有的各种具有一定的强度、并能 够用于纳滤、反渗透膜的材料制成，通常可W由聚丙帰腊、聚偏氣己帰、酪献型非礙化聚芳 離讽、聚離讽和双酪A型聚讽中的一种或多种制成，对此本领域技术人员均能知悉，在此将 不再赏述。
[0030] 根据本发明，本发明对所述分离层中的含有居基的聚合物W及含有季胺基团的娃 焼偶联剂的含量没有特别地限定，但为了使得两者能够起到更好地配合作用，在所述分离 层的形成过程中，W100重量份的溶剂为基准，所述含有居基的聚合物的用量为0. 1-50重 量份，优选为0. 25-25重量份；所述含有式（I)所示结构的娃焼偶联剂的用量为0. 01-50重 量份，优选为0. 025-25重量份。
[0031] 本发明还提供了一种复合纳滤膜的制备方法，该方法包括W下步骤：
[0032] (1)将含有居基的聚合物、含有式（I)所示结构的娃焼偶联剂溶解