[發明專利]一種新型高性能正向滲透膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710647594.9
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107362686A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 陳建華;朱興;何亞三;許靜萍
• 申請（專利權）人: 閩南師范大學
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明屬于功能性分離膜技術領域，尤其涉及一種新型高性能正向滲透膜及其制備方法。

背景技術

反滲透技術由于產品水質好正迅速替代常規水處理技術。但是，反滲透水處理依靠高壓作為推動力易帶來高能耗以及嚴重膜污染的問題。因此，新一代低能耗、低污染、可持續發展的水凈化技術—正滲透膜分離技術很有希望成為反滲透的強有力競爭者。正滲透過程僅僅依靠兩相間自然滲透壓，為自發過程，因而具有節能和環保效果；正滲透過程無需加熱、加壓和加電壓，可以實現對熱敏性和壓敏性體系的分離，特別適用于食品和藥物等對過程條件要求比較苛刻的分離體系。因此，正滲透膜分離技術對于緩解目前的環境和能源壓力，具有十分重要的意義。近年來關于正滲透膜過程的開發和研究越來越活躍。

正滲透膜分離技術的核心內容包括選擇性透過膜和高效驅動溶液。為提高膜的透過性能正滲透膜分離過程所用大多是復合膜或非對稱膜，由于膜兩側表面分別接觸原料液和驅動液，會產生外濃差極化和內濃差極化現象。外濃差極化現象發生在膜的表面，可以通過增大膜面流速、升高溫度、增加湍流等方式消除，而內濃差極化發生在多孔支撐層內很難通過上述方式消除。研究表明，內濃差極化是正滲透膜通量大幅下降的根本原因。因而如何有效地降低或消除內濃差極化現象是正滲透膜分離過程得以工業化應用的一個緊要任務。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

現有技術中，多采用正滲透復合膜以降低滲透物的擴散阻力以提高膜的通量，由于多孔支撐層存在，分離過程中易在支撐層孔內產生內濃差極化問題；而且現有正滲透復合膜不具備高水通量和低鹽反向擴散通量。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種新型高性能正向滲透膜的制備方法。

本發明是這樣實現的，一種新型高性能正向滲透膜的制備方法，所述新型高性能正向滲透膜的制備方法，包括以下步驟：

將200目數～500目數的尼龍布用溶劑進行預處理；

將酚酞側基聚芳醚酮進行磺化；

磺化酚酞側基聚芳醚酮和添加劑配置成10wt％～25wt％的鑄膜液；

將鑄膜液涂覆在尼龍布表面，控制涂覆的厚度在10um～20um，得到初級新型高性能正向滲透膜；

將得到的初級新型高性能正向滲透膜在一定的溫度下烘干，得到新型高性能正向滲透膜。

進一步，所述鑄膜液的制備包括：

取10克～20克的酚酞側基聚芳醚酮、3克～6克無水Na₂SO₄和60毫升～150毫升濃H₂SO₄，在40℃～80℃下攪拌反應6小時～12小時；

反應結束后，待反應液冷卻至室溫，用蒸餾水將產物沉淀，然后用大量去離子將沉淀物洗至pH值7；

然后置于電熱恒溫鼓風干燥箱中30℃～70℃烘干；將8克～15克的磺化產物、60毫升～200毫升聚乙烯吡咯烷酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜和N-甲基吡咯烷酮混合、溶解后，得鑄膜液。

進一步，所述將一定目數的尼龍布用溶劑進行預處理，包括：

以200目數～500目數的多孔尼龍布作為支承層，將多孔尼龍布支承層浸泡于一定量的聚乙烯吡咯烷酮、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中，在超聲波中超聲一定時間后取出，于烘箱中烘干。

進一步，初級新型高性能正向滲透膜的制備包括：

將配備好的鑄膜液涂覆于多孔尼龍布支撐層上，反復涂覆一定次數后，得到初級新型高性能正向滲透膜。

進一步，將得到的初級新型高性能正向滲透膜于40℃～100℃溫度下干燥1小時～6小時，將所得的復合膜于去離子水中浸泡24小時～48小時，期間換水數次，得所需的正滲透膜。

本發明的另一目的在于提供一種新型高性能正向滲透膜，包括：

以尼龍布為支撐層的中間層；

以磺化度酚酞側基聚芳醚酮為兩邊的活性層；

所述兩邊的活性層分別粘附在中間層上下兩邊。

進一步，所述活性層中復合有不同種類、不同用量的用于調控膜孔結構的添加劑。

本發明的優點及積極效果為：

本發明的產品中間層為尼龍布多孔支撐層，兩面覆以親水性可控磺化酚酞側基聚芳醚酮功能性表層，從而解決了正滲透復合膜分離過程易產生的內濃差極化問題。

本發明在配置鑄膜液時，加入了致孔劑以調節膜的孔特性，從而使制備的正滲透復合膜具備了高水通量和低鹽反向擴散通量。