[發(fā)明專利]一種復合反滲透膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107626217A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 趙慧宇;高翔;于海洲
• 申請（專利權）人: 江蘇拓邦環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D61/02;B01D67/00;B01D71/52
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技術領域

本發(fā)明涉及復合反滲透膜制備技術領域，具體為一種復合反滲透膜及其制備方法。

背景技術

反滲透技術是一種采用半透膜，以壓力為推動力，截留溶液中溶質(zhì)的膜分離技術。相比于普通的過濾技術，反滲透具有操作過程簡單以及脫除效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點并廣泛的用于海水及苦咸淡化，硬水軟化，中水回收，工業(yè)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(wěn)定性等性能優(yōu)化而成為當前發(fā)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(zhì)分離率和水的透過速率，及可優(yōu)化的物理化學結構，可滿足各種不同的選擇性分離需求。

最先商業(yè)化的反滲透膜是由改性醋酸纖維素制備的，所生產(chǎn)的反滲透膜水通量和脫鹽率都比較低，耐氯性能較好，后經(jīng)工藝優(yōu)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(yè)化應用，并以其高通量、高脫鹽、低能耗的優(yōu)勢，迅速獲得廣泛應用，成為使用最多的反滲透膜。現(xiàn)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(lián)結構，形成脫鹽功能層。現(xiàn)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(jié)約空間，單位體積內(nèi)有效膜面積難以提升，是組件設計優(yōu)化的主要制約因素。

目前反滲透膜雖然已經(jīng)大規(guī)模使用，但仍存在不少問題，如耐高溫性能不好，一般的反滲透膜并不具備耐高溫性能，由于在工業(yè)過濾中很多地方的水是具有高于室溫下的溫度，甚至達到50度以上，在這種條件下采用反滲透膜對膜的損害非常大，膜在高溫下運行會加速其老化，同時膜的強度會大大降低，超過其運行溫度時，反滲透膜的性能會很快下降，嚴重時導致不能夠正常工作，因此，提高反滲透膜的耐高溫性能也是亟待解決的一個問題，目前提高反滲透膜的方法也有不少，比如增加膜厚度，通過加入添加劑來提高支撐體的耐高溫性能，通過對支撐體材料進行改性等，雖然都取得了一定的效果，但仍不能夠滿足各種情況的要求。

另外，反滲透膜作為過濾膜的一種，其使用壽命和通水性能一直是人們關注點之一，好多復合反滲透膜的結構由于是多層，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(zhì)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(xiàn)在人們眼中，石墨烯是人們發(fā)現(xiàn)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(fā)明的申請人通過實驗研究發(fā)現(xiàn)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(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術中反滲透膜的耐高溫性能差、壽命短、通水量低等問題，以提供能夠增強使用耐高溫的、使用壽命長的、高通水量的復合反滲透膜及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種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(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種復合反滲透膜,包括支撐體層、功能膜層和抗污染層，所述支撐體層為氟聚芳醚酮和硅烷改性的聚芳醚酮的混合物，所述功能膜層為聚酰胺層；所述抗污染層為改性聚乙烯醇層；所述含氟聚芳醚酮為三氟甲烷基聚芳醚酮或二氟甲烷基聚芳醚酮；所述硅烷改性的聚芳醚酮為三甲基硅烷、三乙基硅烷、三丙基硅烷改性的聚芳醚酮。

優(yōu)選的，所述氟聚芳醚酮和硅烷改性的聚芳醚酮的質(zhì)量比例為1：3—3：1。

優(yōu)選的，所述功能膜層中還摻雜有氧化石墨烯，氧化石墨烯摻雜量為該膜層質(zhì)量含量的0.01-0.1%。

優(yōu)選的，所述支撐體層的厚度為10-100μm；所述聚酰胺層的厚度為50-500nm；所述改性聚乙烯層為10-100μm。

優(yōu)選的，其制備方法包括以下步驟：

A、將含氟聚芳醚酮、硅烷改性的聚芳醚酮和有機溶劑按一定比例配置成鑄膜液，攪拌均勻，靜置1-3h后超聲脫氣10-30min，作為支撐體鑄膜液；