[發明專利]一種耐高溫高通量復合反滲透膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201711089240.3
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107596929A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 趙慧宇;高翔;于海洲
• 申請（專利權）人: 江蘇拓邦環保科技有限公司
• 主分類號: B01D71/52
• 分類號: B01D71/52;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/02
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技術領域

本發明涉及復合反滲透膜制備技術領域，具體為一種耐高溫高通量復合反滲透膜及其制備方法。

背景技術

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。通常的工藝過程，在開創性的美國專利4277344有詳細介紹。首先將聚砜涂敷到聚酯無紡布上而形成的微孔底膜，浸入到二胺或多胺水溶液中，然后通過風淋，輥壓等方法去除膜表面多余胺溶液，再浸入到多元酰氯的有機非極性溶液中與酰氯發生界面聚合反應，從而在表面形成致密的具有分離功能的聚酰胺超薄活性層，成膜后，充分洗滌及適當的熱固化處理可增加膜性能。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，這些膜的使用溫度均為常溫，在高溫下其水通量和脫鹽率均會迅速下降。

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，而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，如通過親水基團改性。而近幾年石墨烯及改性石墨烯作為一種新材料出現在人們眼中，石墨烯是人們發現的一種由碳原子以sp2雜化形成的、具有單原子層的、二維蜂窩狀結構的原子晶體。在石墨烯中，除了純粹引入氧原子的過氧鍵外，結構中還存在其他種類官能團，比如羰基（=CO）、羥基（-OH）和酚羥基，使石墨烯具有極強的親水性和極好的抑菌性。本發明的申請人通過實驗研究發現石墨烯和改性石墨烯都具有非常良好的親水性能，將其摻雜到反滲透膜和過濾膜中竟然有意想不到的增強水通量的效果。

本發明致力于解決現有技術中反滲透膜的壽命短、效率低和耐高溫性能差等問題，以提供能夠增強使用壽命、耐高溫的、高通水量的復合反滲透膜及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐高溫高通量復合反滲透膜及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種耐高溫高通量復合反滲透膜,包括支撐體層、功能膜層和抗污染層，所述支撐體層為摻雜有氧化石墨烯的含氟聚芳醚酮，所述功能膜層為聚酰胺/聚酰胺酰亞胺層；所述抗污染層為改性聚乙烯醇層。

優選的，所述支撐體層氧化石墨烯摻雜量為0.01-0.1% wt；所述功能膜層中氧化石墨烯摻雜量為0.01-0.1% wt。

優選的，所述支撐體層的厚度為10-150μm；所述聚酰胺/聚酰胺酰亞胺層的厚度為20-500nm；所述改性聚乙烯醇層為10-80μm。