[發(fā)明專利]一種兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710628679.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN109304101B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾志翔;朱麗靜;王立平;宋海明;薛群基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): B01D71/06
• 分類號(hào): B01D71/06;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/00;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜及其制備方法。所述的制備方法包括：將兩性離子單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑加入聚合物溶液，加熱使兩性離子單體發(fā)生自由基聚合?微交聯(lián)反應(yīng)，形成兩性離子聚合物，得到制膜溶液，之后制備成膜，獲得兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜。本發(fā)明的兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜的抗污染能力優(yōu)異，正滲透通量大，力學(xué)強(qiáng)度高，同時(shí)其制備方法高效、快捷，具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜及其制備方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今世界的飲用水絕大部分來(lái)自于地表水和地下水，隨著社會(huì)的快速發(fā)展與人口數(shù)量的急劇增加，地下水位不斷下降、地表水污染嚴(yán)重，可飲用水極度匱乏。海水是一種極為豐富的水資源，目前許多貧水國(guó)家正在采用海水淡化技術(shù)來(lái)獲取飲用水，尤其是是沿海地區(qū)，海水淡化成本相對(duì)較低，海水淡化技術(shù)也更為成熟。

正滲透過(guò)程是近年來(lái)新興的一種海水淡化技術(shù)，是一種模擬自然現(xiàn)象，以正滲透膜兩側(cè)溶液的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)純水從原料液(低滲透壓)一側(cè)擴(kuò)散到汲取液(高滲透壓)一側(cè)的膜分離過(guò)程。它是由膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度差驅(qū)動(dòng)的，無(wú)需外加驅(qū)動(dòng)力，節(jié)能降耗。并且，濃縮后的原料液可以作進(jìn)一步處理，稀釋后的汲取液可以經(jīng)過(guò)再濃縮技術(shù)提取其中的純水，再次獲得濃縮的汲取液，實(shí)現(xiàn)汲取液的循環(huán)利用，運(yùn)行成本低，附加值高。盡管如此，正滲透海水淡化過(guò)程仍然不可避免的面臨著嚴(yán)重的膜污染問(wèn)題。較低的膜污染意味著更高的產(chǎn)水量、較少的膜清洗次數(shù)和和更長(zhǎng)的膜壽命，從而達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本的目的。

兩性離子的同一分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)包含陽(yáng)離子(例如季銨基團(tuán))和陰離子(例如磺酸基團(tuán)、羧酸基團(tuán)和磷酸基團(tuán)等)，將其引入膜材料表面可以通過(guò)靜電作用和氫鍵結(jié)合大量水分子，在其周圍形成水化層，顯示出較強(qiáng)的水合能力，可阻止蛋白質(zhì)、細(xì)菌等有機(jī)物質(zhì)的粘附，提高膜的抗污染能力。但是，通過(guò)表面接枝、本體共混等方式實(shí)現(xiàn)兩性離子對(duì)膜表面的修飾往往涉及多步反應(yīng)，效率較低，可控性不佳。因此，簡(jiǎn)單、快捷的膜表面兩性離子化方法是構(gòu)建抗污染正滲透膜的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜的制備方法，其包括：

提供至少包含兩性離子單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、聚合物和溶劑的混合反應(yīng)體系；

加熱所述混合反應(yīng)體系使兩性離子單體發(fā)生自由基聚合-微交聯(lián)反應(yīng)而形成兩性離子聚合物，得到制膜溶液；

將所述制膜溶液制備成膜，并在成膜過(guò)程中使所述兩性離子聚合物通過(guò)表面偏析而修飾于膜表面以及在膜中形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而獲得兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜。

在一些實(shí)施例中，所述的制備方法包括：

(1)至少將聚合物、兩性離子單體、溶劑于10～50℃混合均勻，形成混合溶液；

(2)將交聯(lián)劑和引發(fā)劑加入所述混合溶液，形成混合反應(yīng)體系，加熱所述混合反應(yīng)體系至60～100℃并反應(yīng)0.5～48h，使兩性離子單體發(fā)生自由基聚合-微交聯(lián)反應(yīng)而形成兩性離子聚合物，得到制膜溶液；

(3)將所述制膜溶液施加于基膜表面，而后浸入5～100℃非溶劑浴中固化成膜，獲得所述兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了由所述方法制備的兩性離子化高強(qiáng)度耐污染正滲透膜。

優(yōu)選的，所述正滲透膜包括：

正滲透膜本體；

至少分布于所述正滲透膜本體表面的、主要由兩性離子聚合物形成的修飾層；以及