[發明專利]一種反滲透膜交聯度的檢測方法

有效

• 申請號: 201110249017.7
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102323278A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李強;潘獻輝;侯純揚
• 申請（專利權）人: 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G01N1/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 葉青

技術領域

本發明涉及一種反滲透膜性能的檢測方法，具體的說，是涉及反滲透膜交聯度的檢測方法。

背景技術

反滲透膜在海水及苦咸水淡化、水質凈化、生物醫藥、化工等領域具有廣泛的應用。反滲透膜通常由分離層、支撐層和無紡布三層組成；當前商業化的反滲透膜，其分離層主要為由均苯三甲酰氯(TMC)和間苯二胺(MPDA)通過界面聚合得到的芳香聚酰胺材料，支撐層通常為多孔的聚砜材料。分離層是反滲透膜的主要功能層，其厚度大多都在幾百納米左右，通常所說的反滲透膜交聯度即為反滲透膜中分離層的交聯度。交聯度是指在制備芳香聚酰胺材料的過程中，均苯三甲酰氯(TMC)和間苯二胺(MPDA)通過化學反應交聯聚合的程度，當兩者完全二維交聯時其交聯度為100％。反滲透膜交聯度的大小是評價其性能的重要指標，它對溶質脫除率、水通量等宏觀性能具有重要的影響，通常交聯度越大反滲透膜的溶質脫除率越高，水通量會越小；交聯度越小其溶質脫除率越小，水通量會越大。因此，交聯度是反滲透膜研發人員和檢測人員關注的重點之一。

目前芳香聚酰胺反滲透膜交聯度的檢測方法通常為：首先利用X射線光電子能譜儀(XPS)或掃描電子顯微鏡附帶的能量色散X射線光譜儀(EDX)檢測反滲透膜表面氧、氮兩種元素的摩爾百分含量，然后再以芳香聚酰胺理論上完全二維交聯和完全線性交聯時的氧、氮兩種元素的摩爾百分含量為參照，利用相關公式計算反滲透膜的交聯度。

然而在商業化反滲透膜實際生產的過程中，為了增強反滲透膜的親水性、水通量、耐污染性，在生產的過程中往往會在芳香聚酰胺反滲透膜表面通過化學嫁接、等離子聚合等方式對其進行表面修飾，形成一層其它組成的高分子層材料，如聚乙烯醇等。在利用X射線光電子能譜儀(XPS)進行元素含量檢測的過程中，由于該儀器主要用于表面分析，其X射線激發源所發出的光子對有機高分子的穿透能力大約為3～10nm，所以該高分子層的存在使得利用上述檢測方法主要檢測到的是表面修飾層的元素含量。在利用能量色散X射線光譜儀(EDX)進行元素含量檢測的過程中，由于能量色散X射線光譜儀發出的X射線穿透能力較強(可達1微米左右)，因此它所檢測到的元素含量是包括表面修飾層和芳香聚酰胺層(甚至包括支撐層)在內的平均值。

所以，目前上述兩種方法均不能準確的檢測出芳香聚酰胺分離層氧、氮兩元素的摩爾百分含量，從而直接影響到反滲透膜交聯度檢測結果的準確性。當前的交聯度檢測方法還不成熟不完善，存在一定的缺陷，給相關檢測人員和研發人員在準確檢測商業化反滲透膜交聯度和進一步提高反滲透膜性能上造成了阻礙。因此，提出一種準確檢測商業化反滲透膜交聯度的方法，填補這一技術空白，對于滿足人們在反滲透膜交聯度檢測方面的迫切需求具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的是目前不能夠準確檢測商業化反滲透膜交聯度的技術問題，提供一種反滲透膜交聯度的檢測方法，采用適當的樣品前處理方法，消除反滲透膜表面修飾層對檢測結果的干擾，利用X射線光電子能譜儀(XPS)準確檢測反滲透膜分離層氧、氮兩種元素的摩爾百分含量，根據檢測結果與理論上芳香聚酰胺分別完全二維交聯和線性交聯時氧、氮兩種元素含量之間的關系，計算反滲透膜的交聯度。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種反滲透膜分離層微觀結構的檢測方法，該方法按照以下步驟進行：

(1)取一塊由分離層、支撐層和無紡布層構成的反滲透膜片，其中支撐層為聚砜材料，分離層為經過表面改性處理的芳香聚酰胺材料；

(2)將反滲透膜片的無紡布層完全剝離，保留分離層和支撐層；

(3)將保留分離層和支撐層的反滲透膜片平鋪并粘貼在玻璃片上，并且支撐層向上而分離層與玻璃片相接觸；

(4)利用揮發性的有機溶劑在室溫下對支撐層進行少量多次的沖洗，溶解除去支撐層而保留分離層，所述有機溶劑為在室溫下對支撐層溶解度較大而對分離層溶解度較小的溶劑；

(5)將沖洗溶解后的玻璃片置于真空烘箱中，在0.08～0.1MPa真空度、30～50℃溫度范圍內保持12～24小時；

(6)真空烘箱停止加熱，待真空烘箱溫度降到室溫時取出樣品；

(7)采用X射線光電子能譜儀，根據其樣品臺的實際尺寸將玻璃片裁成小塊，用導電膠將小塊玻璃片到固定在樣品臺上；

(8)利用X射線光電子能譜儀的離子槍發出的離子束對分離層表面進行濺射剝離，濺射時間為30～90秒，去除分離層表面可能殘留的支撐層成分以及沉積的污染物；