[發明專利]一種基于碳酸二甲酯的反滲透膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010470854.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111569675A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 時孟琪;馬曉迅
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00;B01D69/02;B01D61/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種基于碳酸二甲酯的反滲透膜及其制備方法，該方法以聚砜支撐膜作為基膜，以間苯二胺為水相單體，以均苯三甲酰氯為有機相單體，以綠色溶劑碳酸二甲酯為有機相共溶劑，以正庚烷為有機相溶劑，采用界面聚合法制備得到反滲透膜。整個過程中，碳酸二甲酯作為共溶劑，增強了水相和有機相的相容性，從而會加快水相單體(間苯二胺)往有機相擴散的速率，從而使界面聚合反應會更加劇烈，從而導致反滲透膜表面粗糙度增大，進而使增大了反滲透膜分離層表面粗糙度，提高反滲透膜通量。

【技術領域】

本發明屬于復合反滲透膜制備技術領域，具體涉及一種基于碳酸二甲酯的反滲透膜及其制備方法。

【背景技術】

膜分離技術作為當代新型高效的化工分離技術，在解決水資源危機中發揮著重要作用(Y.Okamoto,J.H.Lienhard,How RO membrane permeability and otherperformance factors affect process cost and energy use:A review,Desalination,2019,470:114064.)。反滲透膜是水處理過程所用分離膜的重要種類之一，目前已被廣泛應用于海水/苦咸水脫鹽、超純水制備、廢水處理、食品濃縮等領域。選擇透過性能(通量、截留率)是反滲透膜的重要評價指標(K.P.Lee,T.C.Arnot,D.Mattia,A review of reverseosmosis membrane materials for desalination-development to date and futurepotential,Journal of Membrane Science,2011,370:1-22.)。在保證高截留率的前提下，提高通量對于提高反滲透膜過程效率、降低反滲透膜過程成本和擴大反滲透膜應用范圍至關重要(D.Cohen-Tanugi,R.K.McGovern,S.H.Dave,J.H.Lienhard,J.C.Grossman,Quantifying the potential of ultra-permeable membranes for waterdesalination,EnergyEnvironmental Science,2014,7:1134-1141.)。

當前，運用最廣泛的反滲透膜是經界面聚合制備的芳香聚酰胺薄層復合反滲透膜(簡稱為聚酰胺反滲透膜)。一般認為，分離層(即聚酰胺薄層)決定膜的分離性能，而且貢獻絕大部分的傳質阻力。因此，優化分離層結構一直是高選擇透過性能聚酰胺反滲透膜研究領域的熱點。由于分離層表面粗糙度越大，膜的有效滲透面積越大，從而膜通量越大，因此增大分離層表面粗糙度就成為了當前提高反滲透膜通量的有效方法。目前，在水相或者有機相中添加共溶劑是常用的分離層表面粗糙度增大方法。這種方法具有簡單有效、成本低等優點。

水相共溶劑(例如作為基膜良溶劑的二甲基亞砜)可能會對基膜表面孔結構造成破壞，從而損害反滲透膜截留率。有機相共溶劑則不存在這個問題，這是因為分離層形成速度非常快，阻礙了共溶劑與基膜接觸(Freger V.,Nanoscale heterogeneity ofpolyamide membranes formed by interfacial polymerization,Langmuir,19(2003)4791–4797.)。因此，相對于水相共溶劑，有機相共溶劑更具優勢。然而，目前所用的有機相共溶劑均為非綠色試劑，對環境會造成不良影響。當前最好的有機相共溶劑是乙酸乙酯(T.Kamada,T.Ohara,T.Shintani,T.Tsuru,Controlled surface morphology ofpolyamide membranes via the addition of co-solvent for improved permeateflux,Journal of Membrane Science,467(2014)303-312.)。然而，利用乙酸乙酯所制備的反滲透膜的通量不夠高(低于3L·m^-2·h^-1·bar^-1)。

【發明內容】