[發(fā)明專利]一種復(fù)合正滲透膜及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910012576.2
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN111408281B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉軼群;李煜;潘國元;張楊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種復(fù)合正滲透膜及制備方法，該復(fù)合正滲透膜包括依次層疊的無紡布底層、多孔支撐層和活性分離層，所述活性分離層由含有含兩個或兩個以上氨基的胺類化合物的水相溶液與含有含兩個或兩個以上酰氯基的酰氯化合物的有機相溶液通過界面聚合復(fù)合于所述多孔支撐層上，其中，所述水相溶液含有極性非質(zhì)子溶劑，所述有機相溶液含有磷酸酯類添加劑。本發(fā)明通過同時添加極性非質(zhì)子溶劑和磷酸酯類添加劑，獲得了改善聚酰胺分離層的分離性能的協(xié)同效果，使得制備得到的復(fù)合正滲透膜具有較高的水通量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種復(fù)合正滲透膜及制備方法。

背景技術(shù)

淡水安全是全球目前面對的一項巨大挑戰(zhàn)，作為解決全球水資源短缺問題最有前景的方法：通過膜法分離使海水和苦咸水淡化產(chǎn)生淡水的方法已經(jīng)獲得了廣泛的關(guān)注。正滲透過程作為水傳輸過程的一種天然的現(xiàn)象在近些年受到越來越多的關(guān)注，與傳統(tǒng)的壓力驅(qū)動膜過程如反滲透、納濾相比，正滲透過程具有幾大優(yōu)勢：(1)在正滲透過程中不需要或僅僅需要很低的外加水力壓力，這樣可以減少能量的消耗和設(shè)備的成本；(2)正滲透過程中潛在的水回收率較高；(3)正滲透過程應(yīng)用面較廣，如可以應(yīng)用在減壓發(fā)電、食品加工以及蛋白質(zhì)和藥物的富集等其他方面；(4)正滲透過程具有較低的膜污染傾向。

正滲透膜是正滲透過程的核心，其性能的好壞決定著正滲透過程能否得到大規(guī)模應(yīng)用。目前應(yīng)用在正滲透過程中的正滲透膜的研究較少，商品正滲透膜只有美國HydrationTechnology Inc.公司通過相轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)，相關(guān)專利為WO2006110497A2，該方法的材料選用的是醋酸纖維素類，其應(yīng)用過程中受到處理溶液pH條件的限制，且膜通量較低。

薄層復(fù)合正滲透膜是由超薄皮層在多孔支撐層表面復(fù)合而成，其具有獨特優(yōu)勢，如超薄皮層、強化學(xué)/熱穩(wěn)定性、不易生物降解、對支撐層和皮層可各自優(yōu)化組合等，正日益受到學(xué)者的廣泛關(guān)注。薄層復(fù)合正滲透膜的聚酰胺活性分離層可以通過界面聚合法制備。界面聚合法制備聚合物復(fù)合膜的工藝過程在US4277344中有介紹，即首先將聚砜涂敷在聚酯無紡布上形成微孔底膜，浸入到二胺或多胺水溶液中，然后通過風(fēng)淋、輥壓等方法去除膜表面多余的胺溶液，再浸入到含有兩個或兩個以上酰氯基的酰氯化合物的有機非極性溶液中與酰氯發(fā)生界面聚合反應(yīng)，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(dāng)?shù)臒峁袒幚硎狗磻?yīng)完全增加膜性能。界面聚合形成的全芳香族聚酰胺活性層為較致密的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，選擇性高，但水通量較低。

因此，人們通過各種手段來調(diào)控界面聚合反應(yīng)，使制備薄層復(fù)合膜的活性分離層具有更好的選擇滲透性，其中在界面聚合過程中向水相或有機相中添加各種添加劑是調(diào)控膜性能的常用方法。目前，常用的水相添加劑有醇、醚、含硫化合物和單羥基酚類等，往水相中添加單羥基酚類，如m-氟苯酚、o-甲氧基苯、o-甲酚及異丙醇等可增加膜的水通量。US4950404描述了一種向水相溶液中加入極性非質(zhì)子溶劑以提高復(fù)合膜通量的方法，然而復(fù)合膜截留率有所下降。US6024873、US5576057中分別提到向水相中加入溶度參數(shù)為8-14(cal/cm³)^1/2的試劑以及醇類、醚類等試劑，經(jīng)改性的復(fù)合膜通量亦有所提高然而截留率下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在支撐層上采用界面聚合反應(yīng)的方法制備的復(fù)合正滲透膜，該復(fù)合正滲透膜在界面聚合反應(yīng)過程中向水相溶液和有機相溶液中同時加入適當(dāng)?shù)奶砑觿ㄟ^協(xié)同改性作用，使該復(fù)合正滲透膜具有優(yōu)異的水通量并且保持良好的截留特性。

本發(fā)明一方面提供一種復(fù)合正滲透膜，該復(fù)合正滲透膜包括依次層疊的無紡布底層、多孔支撐層和活性分離層，所述活性分離層由含有含兩個或兩個以上氨基的胺類化合物的水相溶液與含有含兩個或兩個以上酰氯基的酰氯化合物的有機相溶液通過界面聚合形成于所述多孔支撐層上，其中，所述水相溶液還含有極性非質(zhì)子溶劑，所述有機相溶液還含有磷酸酯類添加劑。