[發(fā)明專利]一種基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN108295667B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱慧瑩;肖通虎;李雪燕
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/36;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/00
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本發(fā)明公開了一種基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜及其制備方法，該正滲透復(fù)合膜由大孔徑基膜和超薄脫鹽層構(gòu)成；采用超親水、孔徑在0.1?1微米，孔隙率高達(dá)85％以上的微孔膜為大孔徑基膜，將大孔徑基膜進(jìn)行熱處理，再由多元胺活性單體水相溶液和酰氯類活性單體油相溶液在基膜表面通過界面聚合法制得聚酰胺超薄脫鹽層。本發(fā)明有效解決了目前采用小孔徑超濾膜結(jié)構(gòu)作為基膜對正滲透復(fù)合膜性能產(chǎn)生的不利影響，消除了聚酰胺超薄脫鹽層與基膜結(jié)合不牢的問題，同時極大地改善了膜內(nèi)濃差極化現(xiàn)象，減少了傳質(zhì)距離和阻力，提高了正滲透復(fù)合膜的水通量、截鹽率和抗污染特性，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)作為一項新型的高效分離、濃縮、提純及凈化技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，納濾(NF)、反滲透(RO)和正滲透(FO)在目前整個市場中發(fā)展最為迅猛，增長快速。其中，正滲透膜分離過程以膜兩側(cè)滲透壓差為推動力，與水力壓差驅(qū)動的膜分離過程相比，過程無需外壓，具有低能耗、低污染、易清洗和高水回收率等潛在優(yōu)勢，因而在海水淡化、苦咸水處理、果汁濃縮、垃圾滲出液處理、食品、醫(yī)藥、航天工業(yè)、電力等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。早期正滲透膜的制備通常是由相分離法制備的高分子整體非對稱結(jié)構(gòu)膜，以纖維素酯類膜為代表，如HTI公司商品化的三醋酸纖維素(CTA)正滲透膜，但由于鹽截留率不高，化學(xué)、熱穩(wěn)定性差，且易于降解等而限制了其應(yīng)用。目前研究最廣、也是更有前景的制備正滲透膜的方法是采用界面聚合法制備正滲透復(fù)合膜。

正滲透復(fù)合膜屬于非對稱膜的一種，實際是兩層(甚至多層)復(fù)合體，它的特點是可以選擇不同的材料制作超薄脫鹽層和多孔支撐層基膜，使它們的功能分別達(dá)到最優(yōu)化，可以用不同的方法制作高交聯(lián)度的超薄脫鹽層，厚度可薄至0.01-0.1μm，具有良好的分離性和高通量。1970年，Cadotte等首次采用界面聚合法制備出非纖維素的、耐壓密的復(fù)合膜，界面聚合法便以其操作簡單和容易控制等優(yōu)點在膜技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。由于界面聚合法可以制備出具有納米級的超薄聚合層，該類膜在低壓下兼具較高的選擇性和滲透性，從而在膜分離領(lǐng)域備受關(guān)注和重視。理想的正滲透膜需兼具：(1)高水通量；(2)低溶質(zhì)反滲通量；(3)低濃差極化現(xiàn)象；(4)高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點。

一般來說，正滲透膜的物化穩(wěn)定性由多孔支撐層基膜材料決定。多孔支撐層基膜若有適當(dāng)大小的孔徑且分布均勻、孔隙率高、親水性好，則形成的超薄脫鹽層更完整、更牢固。多孔支撐層基膜的厚度、表面形貌、流道曲折程度、親水性等也影響著正滲透過程的傳質(zhì)阻力、內(nèi)濃差極化、抗污染性。目前用于正滲透復(fù)合膜的基膜采用的主要是聚醚砜、聚砜、醋酸纖維素等超濾膜作為多孔支撐層，存在孔徑小(0.1微米以下)，孔隙率低、親水性較差、流道曲折，物化穩(wěn)定性差等不足，以致于制備出的正滲透復(fù)合膜的內(nèi)濃差極化嚴(yán)重，水通量低，耐污染性差，甚至出現(xiàn)超薄脫鹽層不完整、易脫落等現(xiàn)象，降低了正滲透工藝的效率，增加了成本，尚難以達(dá)到工業(yè)化正滲透應(yīng)用要求。鑒于此，本發(fā)明提供了一種高性能的正滲透復(fù)合膜及其制備方法，所采用的基膜是兼具大孔徑、高孔隙率、超親水、超薄的親水改性聚四氟乙烯微孔膜，在此基膜表面進(jìn)一步通過控制界面聚合工藝制備出超薄聚酰胺脫鹽層，從而獲得一種基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有正滲透復(fù)合膜及其制備技術(shù)的不足，提供一種高性能的基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜及其制備方法，主要是通過在兼具大孔徑、高孔隙率、超親水、超薄的基膜表面上界面聚合一層超薄聚酰胺脫鹽層，獲得大通量高截鹽性能的正滲透復(fù)合膜。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于大孔徑基膜的正滲透復(fù)合膜，其特征在于，所述的正滲透復(fù)合膜由大孔徑基膜和超薄脫鹽層構(gòu)成，所述的大孔徑基膜是一種經(jīng)過親水改性后形成的超親水聚四氟乙烯微孔膜，且基膜孔徑范圍0.1-1μm，孔隙率85％-93％，膜厚度20-50μm，水動態(tài)接觸角具有在3秒內(nèi)降至0度的超親水特性，所述的超薄脫鹽層是通過界面聚合反應(yīng)制備的超薄聚酰胺復(fù)合層，復(fù)合層厚度20-200nm，所述的界面聚合反應(yīng)是由多元胺活性單體水相溶液和酰氯類活性單體油相溶液在基膜表面發(fā)生界面聚合。