[發明專利]一種復合正滲透膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310092067.8
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103170257A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 何旭敏;丁雯;李振峰;夏海平;孫洪貴;劉建
• 申請（專利權）人: 廈門大學;廈門世達膜科技有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/12
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種聚砜-羧基化聚砜共混/聚酰胺復合正滲透膜及其制備方法。

背景技術

正滲透是一種新興的利用滲透原理的膜分離技術，能自發進行，無需外界壓力即可實現，為水資源和環境問題提供了高效率，低耗能的解決途徑，正滲透過程不外加操作壓力，以兩液體間滲透壓差作為驅動力，和反滲透技術相比，這種利用滲透壓來進行分離的正滲透技術具有回收率高，廢水排放少，膜污染低，無需外壓等優點。理論上，正滲透可以采用具有非常高的滲透壓的驅動溶液而實現比反滲透更大的水通量然而研究發現實際通量遠遠小于預期值，這是由于商品化的反滲透膜具有不對稱結構，其皮層結構比較致密，孔隙率不高，在正滲透過程中存在嚴重的內濃差極化現象。

目前唯一商品化的正滲透膜是美國HTI公司的三醋酸纖維素膜，相關專利為W02006110497A2，該正滲透膜采用傳統的相轉化法制備，它使用醋酸纖維素（CTA）作為鑄膜材料，該均質正滲透膜由兩層結構組成，即致密活性層和多孔層，鑲嵌于多孔三醋酸纖維素陣列中的網格狀聚酯，起到機械支撐作用。其厚度小于50μm，具有較高的鹽截留率和水通量，但其應用過程中具有化學熱穩定差，易降解，可用PH范圍較窄等缺點。

聚砜/聚酰胺復合正滲透膜，其聚砜超濾支撐底膜具有指狀結構，有利于降低內濃差極化現象，上表面具有海綿狀結構，有利于在上表面結合一層極薄的聚酰胺活性層，該復合膜對NaCl具有很高的截留率，由于聚砜比較疏水，故本文旨在制備一種改性聚砜共混/聚酰胺復合正滲透膜，通過聚砜的羧基化，提高其親水性，并同時增加與聚酰胺的離子間作用力，提高膜壽命。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種正滲透膜，其具有親水性好，內濃差極化小，水通量高，機械性能良好，鹽截留率高等特點。為解決正滲透過程中的內濃差極化現象，極大的提高正滲透過程的水通量提供了一條可行的途徑。

該膜的結構如下：

本發明的另一目的是要提供一種聚砜-羧基化聚砜共混/聚酰胺復合正滲透膜的制備方法，

具體步驟是：

步驟（1）.將乙酰化試劑，三氯化鋁加入溶劑中配置成乙酰化溶液，使該乙酰化溶液中按質量百分比含乙酰化試劑50-80%、三氯化鋁1-5%，溶劑20-50%；再將乙酰化溶液加入質量百分含量10-25%聚砜的N-甲基吡咯烷酮溶液中，兩者的體積比為乙酰化溶液：N-甲基吡咯烷酮溶液=1:1.5-3，70-110℃回流攪拌反應1-4h，反應所的溶液于水中沉淀，抽濾，洗滌，抽干得到乙酰基聚砜；

所述乙酰化試劑為乙酰氯，乙酸酐等中的一種或多種混合物；

所述溶劑為二甲亞砜，N-甲基吡咯烷酮等中的一種或多種混合物。

步驟（2）.將高錳酸鉀，氫氧化鈉，去離子水加入N-甲基吡咯烷酮溶劑中配成溶液，使該溶液中按質量百分比含高錳酸鉀1-5%，氫氧化鈉5-10%，去離子水8-35%，N-甲基吡咯烷酮50-85%；加入質量百分含量10-25%乙酰基聚砜的N-甲基吡咯烷酮溶液中，充分攪拌反應，離心分離，溶液部分加水沉淀，抽濾，洗滌，抽干得到羧基化聚砜；

步驟（3）.將改性后得到的羧基化聚砜，聚砜，添加劑加入溶劑中攪拌溶解，攪拌溫度為30-90℃，攪拌時間為2-8h，而后靜置脫泡24h以上，得到分散均勻的羧基化聚砜-聚砜共混鑄膜液；鑄膜液中各物質的質量含量為：羧基化聚砜1-10%，聚砜7-20%，溶劑55-90%，添加劑2-10%。

所述溶劑為二甲亞砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種混合物；

步驟（4）.用刮刀將羧基化聚砜-聚砜共混鑄膜液在玻璃板上均勻的延展，然后浸入凝固浴去離子水中，成膜熱處理后，用去離子水浸泡除去殘余溶劑，得到羧基化聚砜-聚砜共混超濾基膜。

步驟（5）.將間苯二胺，三乙胺，十二烷基硫酸鈉溶解于水中，制備成為間苯二胺水溶液，其中各物質的質量含量為：間苯二胺2-6%，三乙胺0.5-5%，十二烷基硫酸鈉0.05-0.5%；將均苯三甲酰氯溶解于正己烷溶液中，配置成均苯三甲酰氯質量百分比為0.1-0.5%的均苯三甲酰氯溶液。

步驟（6）.將聚砜-羧基化聚砜共混基膜陰干或烘干后在間苯二胺水溶液中浸泡3-10分鐘，取出后陰干，而后浸入均苯三甲酰氯溶液中，而后取出，熱處理，得到復合正滲透膜。

在本發明的較佳實施例中，步驟（2）中所述攪拌反應溫度為70-95℃，反應時間為4-10小時。