[發(fā)明專利]高分離性能極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910023829.6
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109675449A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李強;張慧峰;張瀟泰;楊揚
• 申請（專利權(quán)）人: 自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D69/10;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

本發(fā)明屬于水處理膜技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高分離性能極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的制備方法，將超濾支撐膜浸入到水相溶液中保持一定時間，取出后用氣體噴槍將膜面上殘留的液體吹掃干凈，再將其浸入到油相溶液中進行界面聚合反應(yīng)一定時間，然后將形成的初生態(tài)聚酰胺基復(fù)合反滲透膜放入烘箱中進行熱處理，熱處理后的反滲透膜依次進行酸洗、堿洗和水洗，最后在反滲透膜的分離層面和無紡布面分別噴涂形成保護層，再經(jīng)過干燥得到干膜。本發(fā)明提高了極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的分離性能，使得復(fù)合反滲透膜的水通量和脫鹽率均顯著提高；同時其制備方法過程簡單，可操作性強，工藝條件易于控制，具有廣闊的規(guī)模化應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理膜技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是涉及芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的制備方法。

技術(shù)背景

復(fù)合反滲透膜主要由分離層、支撐層和無紡布層三部分組成，其中分離層是起分離作用的功能層。芳香聚酰胺型復(fù)合反滲透膜可應(yīng)用于自來水凈化、直飲水、苦咸水和海水淡化等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。該類反滲透膜通常以有機酰氯和有機胺為主要原料單體通過界面聚合法制備獲得。反滲透膜的分離性能是膜材料水通量和脫鹽率的綜合體現(xiàn)，高分離性能的反滲透膜應(yīng)同時具有良好的脫鹽率和水通量。近年來極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜作為家用凈水器的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于家用自來水脫鹽凈化處理和直飲水的制備；該類反滲透膜的特點在于在極低壓(40-60psi)的進水條件下，可實現(xiàn)對低鹽質(zhì)量濃度(通常在250mg/L以下)的氯化鈉水溶液進行脫鹽處理；另外極低壓反滲透膜由于運行壓力很低，所以還具有能耗低的特點。這與我國近年來倡導(dǎo)的節(jié)能減排、生產(chǎn)工藝過程綠色化等環(huán)保政策相一致。

在當(dāng)前市售的商業(yè)化極低壓聚酰胺類復(fù)合反滲透膜中，很多膜材料在使用中脫鹽率和水通量通常很難同時達到較高水平，即具有較高脫鹽率的反滲透膜，由于分離層過于致密而使其水通量偏低；具有較高水通量的反滲透膜，由于分離層過于疏松而具有較低的脫鹽率，另外由于制膜過程中膜清洗和干膜制備等技術(shù)問題，還經(jīng)常存在分離性能不穩(wěn)定、使用壽命短等缺陷；因此制備同時具有高水通量和高脫鹽率且性能穩(wěn)定的極低壓復(fù)合反滲透膜仍是反滲透膜制備領(lǐng)域的研究熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的是如何提高極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜分離性能的技術(shù)問題，提供一種高分離性能極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的制備方法，通過界面聚合法在超濾支撐膜表面形成一層含有納米級介孔材料的芳香聚酰胺功能分離層而獲得，由于介孔納米氧化硅球和介孔碳球表面帶有豐富的羥基和羧基功能團，因此與芳香聚酰胺分離層之間具有較強的氫鍵作用，因此可穩(wěn)定分散于芳香聚酰胺分離層中，另外制備過程中表面活性劑的使用顯著提高了水相和油相在界面的互溶性，苯甲酸酯類物質(zhì)對酰氯功能團具有較強的活化作用，這些因素對分離層結(jié)構(gòu)和選擇性具有很好的優(yōu)化作用，使得該復(fù)合反滲透膜的水通量和脫鹽率均顯著提高；同時其制備方法過程簡單，可操作性強，工藝條件易于控制，具有廣闊的規(guī)模化應(yīng)用前景。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種高分離性能極低壓芳香聚酰胺基復(fù)合反滲透膜的制備方法，該方法按照以下步驟進行：

(1)配制水相溶液：按照0.5-5.0％的質(zhì)量濃度將多元胺溶解于去離子水中，再向該溶液中按照0.01-0.1％的質(zhì)量濃度加入表面活性劑，溶解完全后向該溶液中按照0.002-0.1％的質(zhì)量濃度加入納米級介孔小球，超聲使其分散均勻后備用；

配制油相溶液：按照0.02-1.2％的質(zhì)量濃度將多元酰氯溶解于脂肪烴類有機溶劑中，再按照0.005-0.06％的質(zhì)量濃度加入苯甲酸酯類添加劑，攪拌均勻后備用；

(2)制備反滲透膜：將超濾支撐膜浸入到步驟(1)配制的水相溶液中，保持30-120s，取出后將膜面上殘留的液體吹掃干凈，然后將其浸入到步驟(1)配制的油相溶液中進行界面聚合反應(yīng)，反應(yīng)時間為5-40s，再將形成的初生態(tài)聚酰胺基復(fù)合反滲透膜熱處理；