本发明专利技术涉及一种亲疏水互穿网络纳米纤维的制备方法，以及以该纳米纤维为支撑层的正渗透膜及其制备方法，属于膜技术领域。本发明专利技术通过配制疏水性聚合物熔体或溶液和亲水性聚合物熔体或溶液，然后将两种熔体或溶液分别装入不同的注射器或静电纺丝筒内，利用静电纺丝设备将两种熔体或溶液电纺成为亲疏水互穿网络复合纳米纤维；再采用界面聚合技术在亲疏水互穿网络复合纳米纤维支撑层上聚合一薄层脱盐皮层，制备高通量亲疏水互穿网络纳米纤维正渗透膜。本发明专利技术制备的正渗透膜水通量显著提高，耐氯性增强，内浓差极化减小。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种亲疏水互穿网络纳米纤维的制备方法，以及以该纳米纤维为支撑层的正渗透膜及其制备方法，属于膜
。本专利技术通过配制疏水性聚合物熔体或溶液和亲水性聚合物熔体或溶液，然后将两种熔体或溶液分别装入不同的注射器或静电纺丝筒内，利用静电纺丝设备将两种熔体或溶液电纺成为亲疏水互穿网络复合纳米纤维；再采用界面聚合技术在亲疏水互穿网络复合纳米纤维支撑层上聚合一薄层脱盐皮层，制备高通量亲疏水互穿网络纳米纤维正渗透膜。本专利技术制备的正渗透膜水通量显著提高，耐氯性增强，内浓差极化减小。【专利说明】
本专利技术涉及一种高通量正渗透膜，具体涉及一种亲疏水互穿网络纳米纤维的制备方法，以及以该纳米纤维为支撑层的正渗透膜及其制备方法。属于膜
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技术介绍
作为一种低能耗、低污染、高截留率的新兴技术，正渗透(FO)近年来已引起了研究者的普遍关注。正渗透技术在海水/苦咸水脱盐、污水资源化、食品加工，动力发电等领域具有潜在的应用价值。近年来许多人致力于正渗透膜的开发研究，目前商业化的正渗透膜只有美国HTI公司开发的三醋酸纤维素膜，是由非溶剂诱导相转化法制备的非对称膜。但是，此类膜易水解，而且容易被碳酸氢铵等汲取液分解。相对于传统的相转化法形成的正渗透膜，结合界面聚合技术形成的复合膜具有许多优势，如较高的水通量与截留率，不易被微生物分解等。用于制备正渗透膜的支撑层通常是由相分离形成的微孔聚砜或聚醚砜，具有致密指状或海绵状结构。该种结构容易造成支撑层内部水传输阻力的增加，产生严重的内浓差极化现象，而内浓差极化是导致水通量减小的主要原因。为解决这一问题，SongXiaoxiao等人开发了一种新型的纳米复合正渗透膜，其支撑层是由类似于脚手架结构的纳米纤维形成的(Xiaoxiao Song, Zhaoyang Liu, Darren Delai Sun.Nano Gives theAnswer: Breaking the Bottleneck of Internal Concentration Polarization with aNanofiber Composite Forward Osmosis Membrane for a High Water Production Rate.Advanced Materials, 2011，23: 3256-3260)。这种电纺超细纤维用于支撑层具有如下优点:(a)高孔隙率；(b)低曲度；(c)超薄。他们以疏水聚醚砜纳米纤维为支撑层制备正渗透膜，并对膜性能进行了测试。以去离子水为原料液，0.5M NaCl为汲取液，正渗透膜通量接近35LMH (活性层朝向汲取液)。Natalia Widjojo等人报道了支撑层的亲疏水性对膜通量产生重要影响，疏水性的支撑层会加重内浓差极化(N.ffidjojo, T.S.Chung,M.Weber et al.A sulfonated polyphenylenesulfone (sPPSU) as the supportingsubstrate in thin film composite (TFC) membranes with enhanced performance forforward osmosis (FO)0 Chemical Engineering Journal,2013,220:15-23)。JeffreyR.McCutcheon等人也证明疏水性支撑层中的润湿孔比亲水性支撑层要少，使得物质传输率及水分子运输通道降低(Jeffrey R.McCutcheon, Menachem Elimelech.1nfluenceof membrane support layer hydrophobicity on water flux in osmotically drivenmembrane processes.Journal of Membrane Science, 2008, 318: 458 - 466)。HyunIIKim等人采用等离子体法用亲水材料对疏水支撑层进行改性，结果水通量明显增加，耐氯性也增强(Hyun II Kim, Sung Soo Kim.Plasma treatment of polypropylene andpolysulfone supports for thin film composite reverse osmosis membrane.Journalof Membrane Science, 2006，286:193 - 201)。虽然上述研究已经取得了比较理想的结果，但由于支撑层采用的是疏水性材料，仍然存在内浓差极化现象，距离理论值仍有一定差距。为了克服正渗透膜的支撑层普遍存在的亲水性、渗透性差，内浓差极化严重等缺点，目前市场急需开发一种亲水性好、渗透性强的支撑层，而且从经济角度考虑，期望该工艺相对简单，易于操作，成本低，便于市场推广。
技术实现思路
为满足市场需求，克服现有高通量正渗透膜支撑层普遍存在的亲水性、渗透性差，内浓差极化严重等问题，以及膜制备工艺复杂、成本高等不足，本专利技术提供了一种亲疏水互穿网络复合纳米纤维的制备方法，并提供了采用该纤维作为支撑层的高通量正渗透膜及其制备方法。实现本专利技术的核心技术为:(I)配制疏水性聚合物熔体或溶液和亲水性聚合物熔体或溶液，然后将两种熔体或溶液分别装入不同的注射器或静电纺丝筒内，利用静电纺丝设备将两种熔体或溶液电纺成为亲疏水互穿网络复合纳米纤维；(2)采用界面聚合技术在亲疏水互穿网络复合纳米纤维支撑层上聚合一薄层脱盐皮层，制备高通量复合纳米纤维正渗透膜。具体而言，本专利技术采用如下技术方案实现本专利技术目的。本专利技术所述的亲疏水互穿网络复合纳米纤维的制备方法，包括如下步骤: (1)将亲水类聚合物熔融或溶于亲水类聚合物溶剂中，搅拌得到均匀熔体或溶液，同时将疏水类聚合物熔融或溶于疏水类聚合物溶剂中，搅拌得到均匀熔体或溶液，熔体或溶液浓度范围为5wt%?100wt% ； (2)以两种熔体或者溶液的质量比为1:99?99:1，采用针头静电纺丝设备或无针头静电纺丝设备制备亲疏水互穿网络复合纳米纤维: Ca)当采用针头静电纺丝时，将两种熔体或者溶液分别装入不同的注射器内，并排电纺，针头同时来回移动，收集器接收复合纳米纤维，纺丝电压为1(T100KV，注射器到收集器的距离为2?50cm ； (b)当采用无针头静电纺丝时，将两种熔体或者溶液分别装入不同的静电纺丝筒内，3/4体积的滚筒浸没在熔体或溶液内，滚筒转速为5(T300rpm，在200KV的纺丝电压下，两种熔体或溶液同时喷射到收集器上，形成复合纳米纤维，纺丝筒到收集器的距离为30cm。上述亲水类聚合物指含一个或多个亲水基团(如羟基、羧基、胺基以及聚环氧乙烷链段)的聚合物，这些聚合物在亲水基团的作用下可溶解在水中或是具有很好的吸水性能。优选聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚酰胺等亲水性高分子中的一种或者几种混合。上述疏水类聚合物指含有一个或多个疏水基团(如烃基、酯的结构)的聚合物。优选聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚酯等疏水性高分子中的一种或者几种混合。上述亲水类聚合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任以伟，田恩玲，周欢，王兴祖，李静，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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