[發明專利]一種反滲透膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210419842.1
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103785308A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 張楊;劉軼群;潘國元;郭敏;嚴昊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/08;C02F1/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種反滲透膜、一種反滲透膜的制備方法、由該方法制備得到的反滲透膜、以及所述反滲透膜在水處理領域中的應用。

背景技術

膜分離是在20世紀初出現，并在20世紀60年代后迅速崛起的一種分離新技術。由于膜分離技術既具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又具有高效、節能、環保、分子級過濾、過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，目前已被廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。膜分離技術的核心就是分離膜。對于多孔膜來說，根據膜孔徑的大小可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜以及反滲透膜。

其中，反滲透膜因具有對有機小分子和無機鹽離子的良好分離性能、安全、環保、易操作等優點而成為水處理的關鍵技術之一。迄今為止，反滲透膜的主要應用在于海水及苦咸水淡化、硬水軟化、中水回收、工業廢水處理以及超純水制備等領域。目前，市場上90%的反滲透膜是復合膜，即，由分離層和支撐層構成。其中，復合膜的制備方法主要有：稀溶液涂覆法、界面聚合法以及等離子體聚合法等。當前廣泛用于水處理行業中的復合膜主要采取界面聚合的方式，例如，可以將聚酰胺薄膜復合到微孔支撐底膜表面。然而，聚酰胺的化學結構使該類復合膜的耐氯性能很弱，所有商用聚酰胺復合膜對游離氯的容許度幾乎為零，從而增加了膜預處理成本及降低了其使用壽命。因此，提高膜的耐氯性能是當前反滲透膜研究的重要任務之一。

研究表明，磺化聚醚砜具有較好的耐酸、耐堿及耐氯性，在膜領域具有較好的應用前景。US4818387公開了一種磺化聚醚砜復合膜（結構如式（Ⅱ）所示）及其制備方法。測試結果表明，采用浸涂法制備的磺化聚醚砜復合膜具有非常好的耐氯、耐氧化性能。CN101721926A公開了一種磺化含二氮雜萘酮結構共聚芳醚砜復合膜（結構如式（Ⅲ）所示）及其制備方法，該類復合膜具有良好的分離性、透水性以及耐氯性。

式（Ⅱ），

式（Ⅲ）。

隨著科學的發展，新型的反滲透膜已成為研究的熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的反滲透膜、一種反滲透膜的制備方法、由該方法制備得到的反滲透膜、以及所述反滲透膜在水處理領域中的應用。

本發明提供了一種反滲透膜，其中，所述反滲透膜包括依次層疊的支撐層、酚酞型磺化聚芳醚砜層和親水聚合物層，所述酚酞型磺化聚芳醚砜層含有具有式（Ⅰ）所示結構的酚酞型磺化聚芳醚砜，所述酚酞型磺化聚芳醚砜層和親水聚合物層的組成不同；

式（Ⅰ），

其中，R₁-R₁₅為H或C₁-C₅的烷基，n≥2。

本發明還提供了一種反滲透膜的制備方法，其中，該方法包括將含有具有式（Ⅰ）所示結構的酚酞型磺化聚芳醚砜和溶劑的鑄膜液均勻涂覆在支撐層上形成初生膜，并將所述初生膜中的溶劑去除，得到包括層疊的支撐層和酚酞型磺化聚芳醚砜層的復合膜，再將含有親水聚合物和水的涂覆液均勻涂覆在所述酚酞型磺化聚芳醚砜層表面并熱固化；

式（Ⅰ），

其中，R₁-R₁₅為H或C₁-C₅的烷基，n≥2。

本發明還提供了由上述方法制備得到的反滲透膜。

此外，本發明還提供了所述反滲透膜在水處理領域中的應用。

本發明的發明人經過深入研究發現，一方面，包括所述酚酞型磺化聚芳醚砜層的反滲透膜具有優異的耐氯性能；另一方面，在所述酚酞型磺化聚芳醚砜層上設置親水聚合物層，能夠在不影響水通量的同時，使得到的反滲透膜的脫鹽率顯著提高，即，本發明提供的反滲透膜能夠兼具優異的耐氯性能、較高的水通量和脫鹽率，極具工業應用前景。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

本發明提供的反滲透膜包括依次層疊的支撐層、酚酞型磺化聚芳醚砜層和親水聚合物層，所述酚酞型磺化聚芳醚砜層含有具有式（Ⅰ）所示結構的酚酞型磺化聚芳醚砜，所述酚酞型磺化聚芳醚砜層和親水聚合物層的組成不同；

式（Ⅰ），