[發明專利]一種抗污染反滲透膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201210433906.3
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102921315A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳亦力;林勇;文劍平;吳強;李鎖定
• 申請（專利權）人: 北京碧水源膜科技有限公司
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及一種抗污染反滲透膜及其制備方法。

背景技術

反滲透是一種高效的水凈化方法，具有效率高，成本低，無相變，易集成化、模塊化及自動化等優點，廣泛用于電子行業高純水制備、醫療用水制備、海水淡化、苦咸水淡化、污水再生利用等諸多領域。隨著全球淡水資源的短缺及水污染的日益嚴重，反滲透技術在水凈化方面發揮著越來越重要的作用。

反滲透膜在使用過程中面臨各種污染，包括：結垢、生物污染、膠體污染等。反滲透在污水再生領域面臨更嚴重的污染威脅，比如以污水廠二沉池出水為水源，用反滲透將二沉池出水處理為生活用水或飲用水的補充水源。如何降低反滲透膜的污染成為各大膜生產廠家的研究課題。PVA是一種親水性良好的高分子材料。有資料表明在反滲透表面涂覆PVA涂層能夠增加反滲透膜的抗污染性，而透水通量及脫鹽率影響較小（US6177011，US6413425，CN101130444，CN1923348）。由于PVA親水性好，在反滲透膜表面經受沖洗的過程中PVA會逐漸溶解并最終脫落，從而失去PVA涂層所帶來的抗污染性。CN101130444用含有交聯劑、催化劑的PVA溶液涂覆反滲透膜表面，然后升溫制備交聯的PVA涂層。這種方法的缺陷在于溶液中同時含有PVA、交聯劑及催化劑，在不升溫時也會發生部分交聯，形成凝膠狀的交聯聚合物，影響涂覆效果。要減小凝膠狀交聯物的形成，只能竟可能降低催化劑及交聯劑的濃度，這會造成交聯度過低，涂層強度低，容易在水流沖刷下脫落和破損。CN101462024A提供了另外一種PVA涂層的涂覆方法，在聚酰胺致密表面上一次涂覆PVA溶液和含有催化劑及交聯劑的溶液、然后再高溫交聯形成交聯的PVA涂層。這種方法能提高PVA涂層的交聯度，從而提高了PVA涂層抗水沖刷及抗溶解的能力。然而采用CN101130444所提供的方法所制得的PVA涂層與聚酰胺涂層之間為物理吸附作用，沒有化學鍵的鏈接，涂層出現破損的情況下容易整片脫落。因此，提高聚酰胺層與PVA涂層之間的作用力成為提高PVA涂層穩定性，從而提高抗污染反滲透性能的關鍵。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種抗污染反滲透膜及其制備方法，通過水相溶液中引入一定量的PVA分子，在形成聚酰胺脫鹽層的過程中，PVA分子上的部分羥基與酰氯反應，同時PVA分子在聚酰胺層中穿插或包埋，從而使PVA分子牢固地與聚酰胺層結合在一起。隨后在聚酰胺層上涂覆PVA層并交聯，與聚酰胺結合的PVA分子上剩余的羥基也部分參與反應，從而使PVA涂層與聚酰胺層通過化學鍵連接起來。大大提高了PVA層的強度，提高了反滲透的抗污染性，延長了反滲透膜的使用壽命。

本發明的抗污染反滲透膜，包括無紡布、聚砜支撐層及含PVA分子的聚酰胺脫鹽層，所述聚酰胺脫鹽層上依次涂覆PVA溶液和含有交聯劑及催化劑的溶液、然后高溫交聯形成有與聚酰胺脫鹽層有化學鍵連接的PVA交聯涂層；所述含PVA分子的聚酰胺脫鹽層，是用聚砜支撐層與含有PVA及多官能度胺的水相溶液及含有多官能度酰氯的油相溶液先后接觸反應而得；所述PVA交聯涂層，是用聚酰胺脫鹽層與含PVA的A溶液及含無機酸或無機堿交聯劑及多官能度醛催化劑的B溶液先后接觸后放入60-140℃的烘箱中交聯反應所得。

本發明的抗污染反滲透膜，所述水相溶液是含有總重量濃度為0.05%-0.3%的PVA分子和總重量濃度為1%-4%的多元胺的水溶液。

本發明的抗污染反滲透膜，所述油相溶液是含有總重量濃度為0.04%-0.3%的多元酰氯的有機溶劑，多元酰氯為均苯三甲酰氯、間苯二甲酰氯中的一種或兩種，有機溶劑為己烷、庚烷、正辛烷、正壬烷、環己烷、乙基環己烷、石腦油中的一種或多種。

本發明的抗污染反滲透膜，所述A溶液是醇解度為50-99%的聚乙烯醇水溶液，PVA分子的分子量為10000-50000道爾頓。

本發明的抗污染反滲透膜，所述多官能度醛為戊二醛、丁二醛、己二醛中的一種或多種。

本發明的抗污染反滲透膜，所述無機酸催化劑為磷酸、鹽酸、硫酸中的一種或多種，無機堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種或多種。