[發明專利]具有納米級超薄分離層的脫鹽復合膜的制備方法

有效

• 申請號: 202010091549.1
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111282447B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 牛青山;蔣馳
• 申請（專利權）人: 青島致用新材料科技有限公司
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/56;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F101/10
• 代理公司: 深圳市惠邦知識產權代理事務所 44271
• 代理人: 滿群

本發明涉及具有納米級超薄分離層的脫鹽復合膜的制備方法。該制備方法，包括：⑴利用界面浸潤效應為界面聚合提供連續反應界面，引入表面活性劑或基膜表面親水改性的方式增加含多官能團有機胺的水相溶液在基膜表面的浸潤性，基膜浸泡水相后，由于浸潤效應在其上方自發形成約10至200微米厚的連續水相層；⑵為降低界面擾動采用噴霧方式提供含多官能團有機酰氯的油相溶液，界面聚合在遠離基膜的連續油水界面發生，生成納米級聚酰胺膜；⑶熱處理階段隨著連續水相層的水分流失，超薄聚酰胺膜與基膜結合形成復合膜。

技術領域

本發明涉及膜技術領域，特別涉及一種具有納米級超薄分離層的脫鹽復合膜的制備方法。

背景技術

隨著水污染問題的日益嚴峻和用水需求的不斷增加，凈水資源短缺已成為世界問題。膜分離，一種新型的分離技術，其具有成本低、能耗低、易操作以及占地面積小等優勢。膜分離技術，為解決水資源短缺問題提供了一種環境友好、經濟節約的方式，因此已逐步成為水處理領域研究熱點。其中，反滲透和納濾技術，作為典型的壓力驅動型膜分離過程，被廣泛應用于海水苦咸水淡化、工業污水處理和飲用水生產等領域，已是水資源深度處理領域必不可少的單元過程。目前市場上反滲透和納濾膜產品主要為復合膜結構，及由無紡布、多孔基膜和分離層構成。膜的分離性能來自于最上層的分離層，而無紡布和基膜主要為復合膜提供應用必要的機械強度。其中分離層主要是通過含多官能團有機胺的水相溶液和含多官能團有機酰氯的油相溶液之間的界面聚合反應制備而成。在傳統界面聚合過程中，基膜首先浸泡于水相溶液，隨后取出將其表面吹干或輥干，水相溶液存留在基膜的空腔內；當基膜與油相溶液接觸時，基膜空腔內部胺單體滲透到有機相與有機相中的酰氯單體反應形成聚酰胺分離層。

自復合膜在上世紀60年代被提出以來，脫鹽復合膜及其制備技術已經取得了長足的進步。但在保持高的鹽截留率的同時，不斷提高膜的產水通量仍然是膜研究領域的難點，也是膜技術研發和應用所不斷追求的目標。因為高通量和高截留意味著更少的設備投入和更低的能耗需求。目前，眾多研究通過改變分離層的結構來提高復合膜的性能，其中降低分離層厚度是提高通量最為直接有效的方法。目前降低復合膜分離層厚度可通過基膜上構建納米材料中間層或犧牲層(納米材料如碳納米管、石墨烯氫、氧化鎘納米線等)來實現，中間層可調節水相及單體在基膜上的分布，進而優化界面聚合成膜過程，有效降低分離層厚度。然而中間層的引入不僅需要價格昂貴的納米材料，而且因為納米顆粒易于團聚，增加了膜表面的不均一性，造成膜粗糙度變大，抗污染能力變差。為了克服這一缺點，本發明引入一種有效的，不同于常規界面聚合的原位無支撐界面聚合法，即聚酰胺膜直接在基膜上方數十微米處的兩個本體相油水界面成膜，隨后原位轉移至基膜構成復合膜結構，此方法中成膜過程不受基膜影響，因此分離層厚度有效降低。同時，這種原位聚合與復合，首次實現了納米級聚酰胺膜的無缺陷轉移。眾所周知，納米級聚酰胺膜的無缺陷轉移仍是巨大的挑戰，且由于方法限制，在本發明之前，難以應用于復合膜的大規模制備。

CN201410790411.5公開了一種耐氯聚酰胺復合反滲透膜及其制備方法,它的目的是克服現有的反滲透膜耐氯性能差的缺陷，而提供一種兼具有優異的抗氯性能和脫鹽率的耐氯聚酰胺復合反滲透膜及其制備方法。該技術方案:所述耐氯聚酰胺復合反滲透膜，通過活性酰氯反應物對聚酰胺反滲透膜進行表面封端處理制備而成，所述的活性酰氯反應物為帶有酰氯官能團的芳香族化合物；所述的聚酰胺反滲透膜，包括支撐層和分離層，所述的支撐層由聚酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜和聚砜中的至少一種制成；所述的分離層由間苯二胺、對苯二胺與均苯三甲酰氯通過界面聚合的方式制得。其不足之處是:比常規的界面聚合多了一步，因此，分離層會比常規反滲透膜厚，復合膜制備的工業放大變得復雜，通量會很低。

發明內容