[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于苦咸水淡化的醋酸纖維素正滲透膜的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410718877.4
• 申請(qǐng)日: 2014-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104437117A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張清華;鄧銘江;曾凡付;陳東玫;薛俊峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 新疆德藍(lán)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D71/16
• 分類(lèi)號(hào): B01D71/16;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 65107
• 代理人: 王志剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理用高分子膜的制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于苦咸水淡化的醋酸纖維素正滲透膜的制備方法。

背景技術(shù)

我國(guó)地下微咸水資源總量約277億m³，其中可開(kāi)采量約144億m³，絕大部分存在于地下10-100m處，宜于開(kāi)采利用。我國(guó)咸水主要分布在易發(fā)生干旱的華北、西北以及沿海地帶。地表水和淺井水是西部省區(qū)（包括陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆五省區(qū)）主要飲用水資源。由于地質(zhì)地貌、水文地質(zhì)、氣候環(huán)境等綜合因素及“三廢”污染的影響，西北地區(qū)干旱少雨，地表水水質(zhì)多為已有不同程度污染的苦咸水，地下水水質(zhì)幾乎都是高礦化高氟苦咸水，缺水問(wèn)題尤為突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，西北地區(qū)苦咸水年可開(kāi)采量46.9?億立方米，主要分布在甘肅、新疆、寧夏和內(nèi)蒙古西部。據(jù)地質(zhì)部門(mén)估算，寧夏有8.54億m³、甘肅有1.8億m³、新疆有15.35億m³的地下水屬于苦(微)咸水。

苦咸水資源量豐富，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高及人口的不斷增長(zhǎng)和西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源短缺已成為西部省份面臨的最主要的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題之一。苦咸水淡化水可為苦咸水地區(qū)居民生活用水和工業(yè)用水提供重要補(bǔ)充水源和應(yīng)急水源。

正滲透膜分離過(guò)程是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型膜分離技術(shù)，其利用在兩種溶液之間的濃度差所引起的滲透壓，并將其作為使水從較低濃度溶液經(jīng)由膜輸送到較高濃度溶液的驅(qū)動(dòng)力。與傳統(tǒng)的壓力驅(qū)動(dòng)型膜過(guò)程相比，正滲透過(guò)程不需要外加壓力，能耗較少，過(guò)程對(duì)膜的污染程度較低，過(guò)程的回收率較高，環(huán)境效應(yīng)友好，由于正滲透過(guò)程的這些優(yōu)點(diǎn)使得其在海水淡化、苦咸水脫鹽、食品濃縮、發(fā)電、藥物控制釋放等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展空間。

理論上，正滲透可用滲透壓很高的汲取液來(lái)實(shí)現(xiàn)比反滲透更大的膜通量，然而研究發(fā)現(xiàn)實(shí)際膜通量遠(yuǎn)小于理論值，這是由于商品化的反滲透膜具有嚴(yán)重的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其皮層結(jié)構(gòu)比較致密，孔隙率不高，導(dǎo)致正滲透過(guò)程中存在很?chē)?yán)重的內(nèi)濃差極化現(xiàn)象。往往使膜通量降低?80%。只有通過(guò)改善膜結(jié)構(gòu)和膜性能來(lái)緩解。目前針對(duì)內(nèi)濃差極化現(xiàn)象，出現(xiàn)了多種解決方法，有效的緩解辦法有：增大支撐層孔徑、采用親水性物質(zhì)制備支撐層。?“一種聚偏氟乙烯復(fù)合醋酸纖維素正滲透膜的制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：CN?102580562?B）以親水性聚偏氟乙烯微濾膜作為支撐底膜，提高水通量。“一種雙皮層正滲透膜及其制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：CN103055713?A）、“一種醋酸丁酸纖維素正滲透膜的制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：CN?102949941?A）、“一種醋酸纖維素正滲透膜及其制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：CN?103537200?A）和“一種醋酸纖維素正滲透膜材料及其制備方法”（專(zhuān)利號(hào)：CN?103785301?A）利用親水性的醋酸纖維素（CA）制備活性層，改變制備方法制得的醋酸纖維素正滲透膜具有較高的截鹽率和膜通量。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，目前商品化的正滲透膜主要有美國(guó)?Hydration?Technologies?公司生產(chǎn)的三醋酸纖維素正滲透膜，但由于這種膜材料易于降解而限制了其應(yīng)用。因此，有必要開(kāi)發(fā)壽命長(zhǎng)、強(qiáng)度好、抗污染、價(jià)格低、具有高水通量、高脫鹽率、內(nèi)濃差極化小的正滲透膜，是目前正滲透技術(shù)得以發(fā)展和推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種苦咸水淡化用的正滲透膜的制備方法，本方法簡(jiǎn)潔合理，所得正滲透膜能有效的淡化苦咸水。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種用于苦咸水淡化的醋酸纖維素正滲透膜的制備方法，所述的制備方法由以下步驟組成：（1）將醋酸纖維素、溶劑及納米粒子按順序依次加入攪拌容器中攪拌溶解，攪拌溫度為30～70℃、攪拌時(shí)間為6～24小時(shí)；之后對(duì)溶液進(jìn)行脫泡，脫泡溫度25~50℃，脫泡2～3小時(shí)，得到分散均勻的醋酸纖維素鑄膜液，備用；

（2）利用刮膜機(jī)刮膜?，將步驟（1）中經(jīng)脫泡處理的醋酸纖維素鑄膜液涂覆于基材上，并采用刮刀均勻的刮在基材上形成底膜層，將基材上的底膜層置于溫度為15~45℃，相對(duì)濕度為20%~80%?的空氣下?lián)]發(fā)?5~20?秒；

（3）將底膜層放入凝膠浴中經(jīng)相轉(zhuǎn)化，凝膠成具有致密皮層的膜，將所制備的膜用去離子水清洗，除去殘余的有機(jī)溶劑，制得正滲透膜，并在5~70℃水浴中熱處理10~30min；洗凈后放在質(zhì)量濃度為?0.5%~1%?的亞硫酸氫鈉溶液中4~20℃低溫保存即可；