[發明專利]反滲透復合膜制備方法及反滲透復合膜

在審

• 申請號: 201710046486.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106621855A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 鈕振強;朱加生;南曉東;曲鵬
• 申請（專利權）人: 南京湶膜科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02;B01D71/42
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本發明專利屬于水處理技術領域中的復合膜技術，具體涉及一種反滲透復合膜的制備方法及通過該方法制備的反滲復合膜。

背景技術

在濃溶液側施加大于滲透壓的壓力時，溶劑的流動方向將與原來的滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側流動，這一過程稱為反滲透。反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是在壓力驅動下，借助于反滲透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質與溶劑分開的分離方法。反滲透膜廣泛用于電力、石油化工、鋼鐵、電子、醫藥、食品飲料、市政及環保等領域，在海水及苦咸水淡化，鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備，飲用純凈水生產，廢水處理及特種分離過程中發揮著重要作用。

反滲透膜一般用聚合物材料制成，如醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜等。在實際應用過程中，反滲透膜需在一定壓力下具有適當的脫鹽率和水通量，為達到這一目的，目前商品化的反滲透膜大部分為復合膜，主要以多孔的聚砜微孔膜為支撐層，在其表面通過界面聚合的方法制備聚酰胺脫鹽層。

根據復合膜的傳質阻力模型，支撐層的傳質阻力也會影響復合膜的水通量，聚砜屬于疏水性聚合物，以聚砜微孔膜為支撐層則會較親水性聚合物制得的支撐層傳質阻力更大，目前聚丙烯腈也被用于反滲透膜支撐層，其親水性略優于聚砜，但并沒有本質性提高。

在反滲透膜使用過程中會有無機物、有機物、生物污染產生，需采用酸洗、堿洗等處理方法恢復通量和脫鹽率，由于常規的聚砜支撐層與聚酰胺脫鹽層間沒有化學鍵等作用，在清洗過程中脫鹽層存在剝離損壞可能。另外，在界面聚合過程中，水相溶液與有機相溶液的匹配也影響制得的聚酰胺層脫鹽率。

發明內容

本發明為解決上述問題，公開一種反滲透復合膜制備方法、通過該方法制備的反滲透復合膜，以有效地提高反滲透膜支撐層的親水性，提升反滲透膜的水通量和脫鹽率。

本發明的公開一種反滲透復合膜的制備方法是：將多元胺水相溶液和與芳香多元酰氯有機相溶液在改性聚丙烯腈支撐膜表面上接觸并發生界面聚合反應，形成芳香聚酰胺脫鹽層；其中，改性聚丙烯腈支撐膜是將制得的聚丙烯腈支撐膜經改性水溶液改性后形成；改性水溶液的溶質為PH值大于13的堿性溶液；溶質的物質的量濃度為0.1-5mol/L；所述聚丙烯腈支撐膜在改性水溶液中浸入的時間為10-500秒，浸入時改性水溶液的溫度為10-98℃。

聚丙烯腈支撐膜采用現有技術制備即可，將聚丙烯腈(PAN)、添加劑溶解于溶劑中，配制成鑄膜液，過濾、脫泡后流延在無紡布上，浸入去離子水中凝膠，制成初生聚丙烯腈支撐膜，將初生聚丙烯腈支撐膜浸入改性水溶液中，取出后經去離子水漂洗，即制得改性聚丙烯腈支撐膜。

其中：鑄膜液中的添加劑為聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、氯化鋰(LiCl)、氯化鋅(ZnCl₂)、氯化鈉(NaCl)、1,4-丁內酯(GBL)、乙二醇單甲醚(EGME)、吐溫(Tween)、司盤(Span)、去離子水、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基磺酸鈉(SDS)中的一種或幾種；鑄膜液中的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亞砜(DMSO)中的一種或幾種；鑄膜液中聚丙烯腈(PAN)的質量分數為12-20％，添加劑質量分數為0.5-10％。

芳香多元酰氯有機相溶液也可采用現有技術，其溶質選自均苯三甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯中的一種或幾種，溶劑選自正己烷、環己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、二甲苯、ISOPAR溶劑油中的一種或幾種；溶質質量分數為0.05-0.5％。

進一步的，改性水溶液的溶質優選為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三甲胺、三乙胺、甲醇鈉、乙醇鈉、乙醇鉀、叔丁醇鈉中的一種或幾種；改性水溶液中溶質的物質的量濃度優選0.5-3mol/L；浸入時改性水溶液的溫度優選20-90℃；聚丙烯腈支撐膜在所述改性水溶液中的停留的時間優選為30-200秒。

進一步的，多元胺水相溶液的溶劑為水和水溶性有機物；其中，水溶性有機物的質量分數為1-30％。多元胺水相溶液的溶質選自常用的鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺、哌嗪、三乙胺、乙二胺中的一種或幾種，溶質的質量分數為0.8-5％。

進一步的，水溶性有機物優選自甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、叔丁醇、異丁醇、乙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚中等水溶性醇類、醚類及醇醚化合物中的一種或幾種。

進一步的，改性聚丙烯腈支撐膜先在多元胺溶液中停留時間3-60秒后，再與芳香多元酰氯有機相溶液接觸并發生界面聚合反應。