[發明專利]一種卷式納米填充反滲透膜元件

在審

• 申請號: 202010611765.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111729514A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 張建峰;葛夢妮;楊笑言;王笑影
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01D63/00
• 分類號: B01D63/00;B01D61/02;B01D69/02;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種卷式納米填充反滲透膜元件，包括中心產水管和包裹在中心產水管上的反滲透膜片組，反滲透膜片組包括原水導流網和逐層附著在原水導流網上的原水活性炭纖維氈、納米改性反滲透膜片、產水活性炭纖維氈和產水導流網，產水導流網和中心產水管，納米改性反滲透膜片為g?C₃N₄納米改性聚酰胺反滲透膜片。該元件選用高性能低成本g?C₃N₄納米材料改性反滲透膜片，g?C₃N₄納米材料粒徑小、分散性高，原料來源廣泛，制備過程簡單，能夠實現大規模生產；元件在提高反滲透膜水通量和分離效率的同時，能夠有效實現反滲透膜元件的耐氯氧化和耐污染性能，提高元件使用效率，延長使用壽命；制備簡單易操作，成本低廉，能夠應用于反滲透膜水處理中，實現工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種反滲透膜元件，更具體地，涉及一種卷式納米填充反滲透膜元件。

背景技術

反滲透技術是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作技術，達到對水資源分離、提取、純化和濃縮的目的，現已開始應用于海水淡水、家用凈水機、廢水處理以及食品、醫藥、化學工業的提純、濃縮、分離等。反滲透膜材料作為該技術的核心，經過半個多世紀的發展，已經由早期的醋酸纖維素膜發展到當前主流的聚酰胺反滲透膜。聚酰胺膜雖然具有水通量大、截鹽率高的優點，但目前仍然存在耐污染性差和耐氯性不好等問題，且目前的反滲透膜元件難以進行工業化生產。

無機納米材料制備技術的發展和新興納米材料的研發，為發展高性能新型水處理膜提供了機會。不少納米材料如GO、CNT、POSS、ZIP-8已被陸續添加至反滲透復合膜材料中，并提高了反滲透膜分離-水通性能和耐污染耐氯氧化性能。然而現有的納米材料大多制備過程繁瑣復雜，成本高，產量低，停留在實驗室階段，限制了實際的工業化應用；由于制備中需要使用強酸強堿等，較多納米材料具有一定的毒性，應用于反滲透膜中可能對環境造成二次污染；現有的納米材料的添加，對于聚酰胺反滲透膜的分離水通性能有一定改善，但對于耐氯、耐污染性能的提升仍有較大空間。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種水通量和分離效率高、耐氯氧化和耐污染性能好、成本低廉、能夠實現工業化生產的卷式納米填充反滲透膜元件。

技術方案：本發明所述的卷式納米填充反滲透膜元件，包括中心產水管和包裹在中心產水管上的反滲透膜片組，反滲透膜片組包括原水導流網和逐層附著在原水導流網上的原水活性炭纖維氈、納米改性反滲透膜片、產水活性炭纖維氈和產水導流網，產水導流網和中心產水管，納米改性反滲透膜片為g-C₃N₄納米改性聚酰胺反滲透膜片。

其中，g-C₃N₄納米改性聚酰胺通過以下制備方法得到：

(1)將三聚氰胺進行燒結，冷卻至室溫后研磨成粉體，得到塊體g-C₃N₄；

(2)將步驟1中得到的塊體g-C₃N₄再進行燒結，隨后取出冷卻至室溫，得到納米g-C₃N₄粉體；

(3)將步驟2中得到的納米g-C₃N₄粉體倒入10％的乙醇溶液中，置于細胞破碎儀中進行破碎，隨后置于離心機中離心，取上清液即為薄層g-C₃N₄納米片分散液；

(4)將步驟3中得到的薄層g-C₃N₄納米片分散液通過原位摻雜的方式在聚酰胺界面聚合過程中添加至聚砜底膜上，得到g-C₃N₄納米改性聚酰胺反滲透膜片。