[發明專利]正滲透有機-無機復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201410508096.2
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104258738A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 唐貴鳳
• 申請（專利權）人: 唐貴鳳
• 主分類號: B01D69/10
• 分類號: B01D69/10;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體為正滲透有機-無機復合膜及其制備方法。

背景技術

膜分離過程是一種高效節能的水處理過程，水處理膜是膜法水處理過程的核心，其性能的好壞決定著膜法水處理過程能否大規模應用。正滲透膜分離過程是近些年來發展起來的一種新型膜分離技術，與傳統的壓力驅動型膜過程相比，正滲透過程不需要外加壓力，能耗較少，過程對膜的污染程度較低，過程的回收率較高，環境效應友好。正滲透膜是正滲透過程的核心，其性能的好壞決定著正滲透過程能否得到大規模應用。目前分離膜市場中反滲透膜占膜市場的85％，反滲透膜的制備過程發展較為成熟，商品反滲透膜可以達到很高的通量，而目前對用于正滲透過程中的正滲透膜的研究較少，相關專利WO2006110497A2中，正滲透膜的材料選用醋酸纖維素類，使其應用過程中受到處理溶液pH條件的限制，且其膜通量較低。

正滲透過程中制約膜通量的主要因素是過程中發生在多孔支撐層中的內濃差極化現象，其存在使得正滲透膜通量遠低于理論膜通量，因此要提高正滲透膜的通量就要盡可能降低過程中的內濃差極化現象。目前世界上很多研究機構正在對合正滲透膜的制備進行研究探索，但總體上，正滲透有膜的通量提高不是很大。因此開發高通量、高性能的正滲透膜對正滲透過程具有重要的意義。

由于水處理膜應用在水體環境中，時間久了水體中的微生物易附著在膜的表面，對膜孔造成破壞，從而改變了膜本來的性能。因此，制備具有高抗菌性能的水處理膜對于膜在水處理過程中的應用也具有重要的意義。尤其是對于新發展起來的在多種領域都具有廣泛應用潛力的正滲透膜，其相比于傳統的壓力驅動型膜，在應用過程中膜的兩側均與溶液相接觸，從而增加了膜受微生物污染的傾向，因此抗菌膜對于正滲透過程也是非常必要的。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種正滲透有機-無機復合膜及其制備方法，該正滲透有機-無機復合膜不僅可以顯著提高了膜的滲透通量，保留了高的截留率，而且抗菌性能也可以得到顯著增加，用以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

正滲透有機-無機復合膜，包括至少一個底膜層，所述底膜層包含聚合物以及分散于所述底膜層中的納米粒子；所述的正滲透有機-無機復合膜的水通量大于12L·m^-2·h^-1。

所述底膜層中，納米粒子的含量為底膜層的總重量的0.05-5wt％，較佳方案為0.1-2wt％。

所述納米粒子為TiO₂納米粒子、金屬納米粒子、載有金屬離子的沸石分子篩、NaA型沸石分子篩中的一種或多種，納米粒子的粒徑為0.1-4μm，較佳地，為0.5-2μm。

所述底膜層中的聚合物包括(a)組聚合物或(b)組的聚合物，其中(a)組聚合物為聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、聚砜酰胺、聚芳醚砜酮、聚芳醚腈酮、共聚聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈中的一種或多種，(b)組的聚合物為醋酸纖維素類聚合物。

所述聚合物和納米粒子的質量比為10-22∶0.04-20，較佳方案為10-18∶0.1-2。

所述的正滲透有機-無機復合膜還包括用于支撐底膜層的支撐層和/或位于底膜層之上的活性層。

所述的活性層通過界面聚合反應與底膜層復合。

所述的支撐層為無紡布、聚酯篩網、牛皮紙、或其組合。

所述金屬納米粒子為銀納米粒子、銅納米粒子、鋅納米粒子、鐵納米粒子、或其組合。

所述的納米粒子為多孔材料。

正滲透有機-無機復合膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)提供一鑄膜液，所述鑄膜液含有聚合物、納米粒子和溶劑；

(2)將所述的鑄膜液涂覆于基材上，然后在空氣中靜置，直至其中的溶劑揮發形成致密皮層，將形成的致密皮層的膜放在凝膠浴中凝膠，經相轉化后得到所需要的底膜層，將得到的底膜層用去離子水清洗，從而除去殘余的有機溶劑；

(3)所得底膜層既為正滲透有機-無機復合膜；或當所述基材被用作支撐層時，得到含支撐層和聚合物膜層的正滲透有機-無機復合膜。

所述鑄膜液中聚合物的含量為鑄膜液總重量的10-22wt％，所述鑄膜液中納米粒子的含量為鑄膜液總重量的0.04-20wt％。

所述底膜層的厚度為80-200μm，優選為80-180μm，更優選為100-150μm。

步驟(1)中所述鑄膜液是通過以下放置制備：