[發(fā)明專利]一種基于構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能反滲透膜的制備方法

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• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110449043A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳可可;徐子丹;劉文超;洪勇琦;潘巧明;薛立波
• 申請（專利權(quán)）人: 藍星(杭州)膜工業(yè)有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 33238 浙江英普律師事務(wù)所
• 代理人: 陳小良<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明屬于反滲透復合膜技術(shù)領(lǐng)域，一種基于構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能的反滲透膜制備方法。本發(fā)明先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一種或多種水溶性高分子的水溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子參雜在多聚巴胺膜中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陰干后，再涂覆含有多元胺的水相溶液，陰干后，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar G(1種異構(gòu)烷烴溶劑)中的油相溶液，然后將經(jīng)過涂覆的膜在一定的溫度下進行后處理，最后得到了反滲透膜。本發(fā)明的優(yōu)點是通過界面聚合制備反滲透膜既保持了良好截留率，又大大提升了水通量，重現(xiàn)性較好，制備成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于反滲透復合膜技術(shù)領(lǐng)域，一種基于構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能的反滲透膜制備方法。

背景技術(shù)

反滲透技術(shù)的核心是高性能的反滲透復合膜，作為分離膜技術(shù)基礎(chǔ)和核心的功能膜材料一直是美、日等發(fā)達國家膜技術(shù)發(fā)展的重點，尤其是對高性能反滲透復合膜的研究更是重中之重。現(xiàn)在一般的反滲透膜都是通過界面聚合得到的聚酰胺膜。聚酰胺反滲透復合膜由于其優(yōu)良的分離性能已經(jīng)成為目前反滲透膜法海水淡化的主流應(yīng)用膜。聚酰胺反滲透復合膜由3層組成：超薄的聚酰胺活性層；孔狀的聚砜(PSf)支撐層；無紡布力學支撐層。致密的表面活性層提供優(yōu)良的分離性能，聚砜支撐層為表面活性層提供良好的平臺，力學支撐層提供良好的力學支撐。相對于其它反滲透膜，聚酰胺反滲透復合膜具有明顯的優(yōu)勢，但是仍舊面臨3個方面的問題：通量和鹽離子截留率之間互相限制的關(guān)系、膜表面污染和氯氧化等。聚酰胺反滲透復合膜的通量和鹽離子截留率之間有一個互相牽制的關(guān)系(Trade—off)：在操作壓力不變的前提下，膜的通量可以通過降低聚酰胺層的交聯(lián)度和厚度來實現(xiàn)，但是膜通量的提高會降低鹽離子截留率。通過對膜的改性同時提高膜的通量和鹽離子截留率，是目前聚酰胺反滲透復合膜面臨的一個瓶頸問題，這也是降低其能耗的一個重要方面。本發(fā)明通過在功能分離層構(gòu)建極親水的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅增加了復合膜的水通量，也增加了各種鹽離子在網(wǎng)絡(luò)中的通過阻力，增大了復合膜的截留率。與傳統(tǒng)的聚酰胺分離層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建于水相涂覆前，在聚砜底膜涂覆水相前就構(gòu)建一層三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這不僅有利于水相的深層浸透，使得生成的聚酰胺分離層更加致密與完整，而且，由于構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其親水，彌補了由于聚酰胺層太過致密而損失的水通量。多巴胺(DOPA)仿生粘附的自聚-復合技術(shù)已成為當今材料表面改性的研究熱點，但利用該項技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并進一步制備出反滲透膜的研究較少。

本發(fā)明利用自聚-復合技術(shù)，在堿性環(huán)境下，DOPA和水溶高分子混合溶液能在固體表面自聚合，DOPA形成強力附著于底膜的PDOPA層，并使得長鏈高分子參雜在PDOPA層，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然后再制備聚酰胺反滲透膜并提高了反滲透膜的截留和通量，得到了高性能反滲透復合膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種基于構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能的反滲透膜制備方法。本研究在水相涂覆前先在底膜涂覆多巴胺和水溶高分子混合溶液，因此在底膜上構(gòu)建三維網(wǎng)絡(luò)。這種高性能的反滲透膜的制備過程必須先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一種或多種水溶性高分子的水相溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子參雜在多聚巴胺膜中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再涂覆含有多元胺的水相溶液，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar L(1種異構(gòu)烷烴溶劑)中的油相溶液，通過界面聚合制備反滲透膜。通過對涂覆液各組分及種類進行優(yōu)化選擇，對后處理溫度進行調(diào)控，制備出了高性能反滲透膜。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于構(gòu)建多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高性能的反滲透膜制備方法，其特征是：先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一種或多種水溶性高分子的水溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子參雜在多聚巴胺膜中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陰干后，再涂覆含有多元胺的水相溶液，陰干后，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar G(1種異構(gòu)烷烴溶劑)中的油相溶液，然后將經(jīng)過涂覆的膜在一定的溫度下進行后處理，最后得到了反滲透膜。

作為優(yōu)選，上述制備方法中多巴胺和水溶性高分子的水溶液含有多巴胺，并含有聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯亞胺(PEI)，聚乙二醇(PEG)中的一種或多種。