[發明專利]一種低壓高通量反滲透膜及其制造方法

在審

• 申請號: 201710959654.0
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107486040A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 李學倫
• 申請（專利權）人: 東莞市亨時利復合材料有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11394
• 代理人: 陳益思

技術領域

本發明涉及水處理膜分離技術領域，具體為一種低壓高通量反滲透膜及其制造方法。

背景技術

反滲透復合膜是一種節能環保的高分子材料水處理膜，主要應用于飲用水、工業純水、海水淡化行業和特殊水處理行業；納濾和反滲透膜因對有機小分子和無機鹽離子的卓越的分離性能，以及安全，環境友好，易操作等優點而成為水處理的關鍵技術之一。其應用包括海水及苦咸淡化，硬水軟化，中水回收，工業廢水處理，超純水制備等廣泛領域。其中復合膜因其可將膜的截留率，水通量，穩定性等性能優化而成為當前發展最快、應用最多的膜品種，目前市場上超過90％的納濾和反滲透膜是復合膜。復合膜是指在多孔的支撐底膜上復合一層很薄的、致密的、有特種分離功能的不同材料。與一體化膜比較，復合膜的表面致密層厚度更薄，從而使膜同時具有高的溶質分離率和水的透過速率，及可優化的物理化學結構，可滿足各種不同的選擇性分離需求。當前廣泛用于水處理行業中的復合膜主要采取界面聚合的方式，將聚酰胺薄膜復合到微孔支撐底膜表面。聚酰胺的化學結構使該類復合膜的耐氯性能很弱，所有商用聚酰胺復合膜對游離氯的容許度幾乎為零，從而增加了膜的預處理成本及降低了使用壽命。為了提高聚酰胺復合膜的耐氯性，國內外做了大量工作，主要集中在通過采用不同單體改變聚酰胺的化學結構或通過膜表面的氧化/氯化等后處理手段增加膜的耐化學穩定性，但此類方法往往會損失其它性能如降低截留率或水通量。中國專利95116419.8“界面控制制備耐氯芳香聚酰胺反滲透復合膜的方法”，通過化學物理改性使界面產生交聯結構，從而大大提高了聚酰胺反滲透復合膜的耐氯性能。在水通量改善方面，除了廣泛地應用各種添加劑外，美國專利US20100062156將納米顆粒分散到多胺或多元酰氯溶液中，所得復合膜水通量可成倍提高。

最先商業化的反滲透膜是由改性醋酸纖維素制備的，所生產的反滲透膜水通量和脫鹽率都比較低，耐氯性能較好，后經工藝優化，脫鹽率得到改善，但是水通量始終較低，應用受到很大限制。后來以聚酰胺結構為主的復合反滲透膜得到商業化應用，并以其高通量、高脫鹽、低能耗的優勢，迅速獲得廣泛應用，成為使用最多的反滲透膜。現有復合反滲透膜通用的制備方法為兩步：第一步在PET無紡布上刮涂一層高分子材料作為多孔支撐層，第二步在支撐層上進行界面縮聚反應生成聚酰胺三維交聯結構，形成脫鹽功能層(US5160619，US4277344，JP63004803，CN101601975)。現有的復合反滲透膜雖然具有較高的水通量和脫鹽率，但是由于特有的三層復合結構，導致其總厚度達到140微米，甚至更厚。不利于反滲透組件進一步節約空間，單位體積內有效膜面積難以提升，是組件設計優化的主要制約因素。

目前好多復合反滲透膜的結構由于是多層，厚度會比一般單層膜厚度大，雖然脫鹽性能有所提高，但是長時間使用后由于積累污垢導致水通量變小，使得反滲透效率降低，同時支撐層的改性，用納米材料摻雜改性聚醚砜溶液，對最終性能的貢獻有限；選擇別的功能高分子材料如聚芳醚酮，材料昂貴，制造工藝復雜。功能層的改性，通過單純地在有機相或油相中添加化學成分，要么提高了純水通量而降低了鹽分脫除率，要么提高了鹽分脫除率而降低了純水通量。片面的改進性能。防護層的改性，通過尋找親水或特殊電荷的材料涂覆在功能層外面。與功能層物理吸附或氫鍵，初始性能好，在使用過程中易脫落而穩定性差。

發明內容

本發明提供一種低壓高通量反滲透膜及其制造方法，在膜材料中摻雜增加親水性物質可以提高反滲透膜的通水量，通過親水基團改性，在低壓運行條件下，有更高的水通量，在較高的水通量條件下，抗污染性能更高，較高的抗污染性能，保證了較高的使用壽命，將防護層和功能層通過最為穩定的化學鏈接，而達到很好的防護功能和使用穩定性，可以有效解決上述背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種低壓高通量反滲透膜，所述反滲透膜由下述原料制備而成：聚芳砜、有機溶劑、致孔劑、無紡布、芳香胺、去離子水、芳香酰氯、亞硝酸、聚乙烯醇和水，上述原料的重量份為：聚芳砜20-30份、有機溶劑100-200份、致孔劑5-10份、無紡布10-20份、芳香胺3-15份、去離子水100-200份、芳香酰氯1-10份、亞硝酸4-6份，聚乙烯醇4-6份和純水100-200份。

一種低壓高通量反滲透膜制造方法，包括如下步驟：

1)制備支撐體鑄膜液：先按照上述重量份比進行配料；然后將聚芳砜、有機溶劑、致孔劑按上述重量份配置成鑄膜液，攪拌均勻，靜置12h后超聲脫氣10-30min，作為支撐體鑄膜液；其中鑄膜液濃度為10-30％wt；