一种高性能反渗透抗污染膜的制备方法技术

本发明专利技术属于反渗透复合膜技术领域，具体是指一种高性能反渗透膜及其制备方法。本发明专利技术是通过在反渗透基膜上，预先涂覆一种易溶于水的高分子水溶液，主要是为了保护膜面结构，阴干后，再涂覆一层亲水性的高分子水溶液，然后在一定的温度下对反渗透膜进行后处理，最后得到了高性能反渗透抗污染膜。其中涂覆液的水相中都含有溶于水的添加剂或者交联剂。本发明专利技术的优点是通过预涂覆和二次涂覆的方法，不需要改变或增加常规复合分离膜的制备工序，即可在常规条件下实现高性能反渗透抗污染膜的制备，而且相对于现有技术本发明专利技术既保持了良好的水通量和截留率，又具有良好的抗污染性能，重现性较好，制备成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于反渗透复合膜
，具体是指一种高性能反渗透膜及其制备方法。技术背景自从JhonCadotte通过界面聚合成功地制备出反渗透膜以来，这种技术已被工业界广泛采用，并经过几十年科研工作者对反应过程和反应添加剂的不断优化，现在制备的反渗透膜的性能如膜通量、脱盐率相对于几十年前都有了极大的提高。但是，随着反渗透膜的应用越来越广反渗透膜的污染问题也越发显现。研究发现膜表面与疏水性溶质及与溶质离子之间的相互作用是造成膜污染的主要原因。因此，改善膜表面结构，膜材料的亲水性和膜表面电性是制备抗污染反渗透膜的主要途径。膜污染一般表现为在系统运行一段时间后，膜的通量下降，产水水质变差。一旦发生膜污染，为了保证系统产水量的要求就必须提高驱动压力，频繁地进行反冲洗，这不仅增加了系统的操作成本，而且使用强酸强碱的反冲洗过程也是一种损伤性的膜性能恢复过程，会缩短膜的使用寿命。目前，减少膜污染发生几率和降低膜污染程度的主要方法有严格监测进水水质、优化预处理、选用抗污染反渗透膜。几乎所有的膜元件供应商都有自己的抗污染膜元件系列，如东丽公司的TML20系列、陶氏公司的BW30-FR —系列，GE公司的PRO-RO-LF系列和世韩公司的RE-8040-FL—和RE-8040-FE—系列。但是无论是物理改性还是化学改性制备抗污染反渗透膜，除了提高膜的抗污染性能，最主要的还是要利于生产线的生产。因此，如果能够整合目前的生产工艺在反渗透膜生产过程中使用一些添加剂或者含亲水性基团的聚合物，这样不仅简化了生产工艺节省了生产成本，而且为降低抗污染膜元件的成本和扩大其应用领域铺平了道路。随着抗污染性能所带来的经济效益的增加和抗污染概念被广泛接受抗污染海水淡化膜和抗污染工艺处理膜也势必成为各大膜元件提供商和研发人员未来的研发方向。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高性能反渗透抗污染膜及其制备方法，即通过在反渗透膜表面预先涂覆一层保护层，然后再涂覆亲水性材料，在保持抗污染膜的截留和通量的同时又大幅度提高反渗透膜的抗污染性能。在涂覆保护层和亲水层材料的过程中，通过对涂覆液各组分进行优化选择，对后处理温度进行调控，进而在不影响复合膜分离性能的前提下，有效提高复合膜的抗污染性能。本专利技术是通过下述技术方案实现的:—种高性能反渗透抗污染膜及其制备方法，其特征是:在反渗透基膜上，预先涂覆一种易溶于水的高分子水溶液，主要是为了保护膜面结构，阴干后，再涂覆一层亲水性的高分子水溶液，然后在一定的温度下对反渗透膜进行后处理，最后得到了高性能反渗透抗污染膜。其中涂覆液的水相中都含有溶于水的添加剂或者交联剂。作为优选，上述制备方法中预涂覆的水溶液中含有的高分子有聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乙烯亚胺中的一种或多种，且预涂覆中的高分子质量体积浓度为0.1?1.0%。预涂覆液的添加剂有戊二醛，甘油，梓檬酸或者马来酸的一种或者多种，且预涂覆液中的添加剂质量体积浓度为I?1 %。作为更佳选择，预涂覆液中的高分子为聚乙烯亚胺，且聚乙烯亚胺的质量体积浓度为0.1?0.8%。作为更佳选择，预涂覆液中的添加剂为甘油，甘油的质量体积浓度为3?10%。作为优选，上述制备方法中二次涂覆的水溶液中含有的高分子有聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚乙烯亚胺中的一种或多种，且二次涂覆中的高分子质量体积浓度为0.1?1.0%。二次涂覆液的添加剂有戊二醛，甘油，柠檬酸或者马来酸的一种或者多种，且二次涂覆液中的添加剂质量体积浓度为I?10%。作为更佳选择，二次涂覆液中的高分子为聚乙烯醇，且聚乙烯醇质量体积浓度为0.1?1%。作为更佳选择，二次涂覆液中的添加剂为戊二醛，戊二醛的质量体积浓度为I?3%。作为优选，上述制备方法中反渗透的预处理温度为50°C-10(TC。作为更佳选择，反渗透的预处理温度为70°C-90°C。在本专利技术中，反渗透膜可以是低压反渗透膜，苦咸水反渗透膜或者海水膜，膜的种类对本专利技术的结果并无直接影响，因此可以选择商业反渗透膜或者自制，这也为本专利技术的普通适用、进行商业化应用提供了可能。涂覆液中高分子为水溶性高分子，因其种类繁多，所以专利技术人从大量的种类中进行试验对比，其中的聚乙烯亚胺和聚乙烯醇相对于其它种类具有更好的效果，而且当质量体积浓度为0.1?I %，尤其是在0.1?0.8 %时，它的性能更为优越。涂覆液中的添加剂为保湿剂或者交联剂，包括甘油、柠檬酸、马来酸酐、戊二醛中的一种或多种，优选甘油和戊二醛。尤其是甘油质量浓度在5?10%时，它的性能更为优越。反渗透膜的后处理温度可由烘箱进行控制，尤其是在70°C-90°C时，性能较为优越。有益效果:采用本专利所述方法，通过预涂覆和二次涂覆的方法，不需要改变或增加常规复合分离膜的制备工序，即可在常规条件下实现高性能反渗透抗污染膜的制备，而且相对于现有技术本专利既保持了良好的水通量和截留率，又具有良好的抗污染性能，重现性较好，制备成本低廉。【具体实施方式】下面对本专利技术的【具体实施方式】作具体说明:以下实施例给出与膜性能变化。下述实施例仅提供作为说明而非限定本专利技术。以下实施例中所用的反渗透膜为自制超低压反渗透膜。膜生产日期至实验日期小于30天，期间保存于1.5%亚硫酸氢钠水溶液中。在进行界面反应制备复合膜之前，将反渗透膜提前60min浸泡于纯水中。以下实施例中对聚酰胺反渗透复合膜的三个性能做出评价:氯化钠溶液脱盐率和水通量和抗污染性能。性能评价时的测试压力为145psi，浓水流量为l.0L/min，环境温度均为25°C，浓水pH值均为6.5?7.5，浓水为氯化钠浓度为500ppm，牛血清蛋白100ppm混合液。抗污染性能是以膜在氯化钠和牛血清蛋白混合液中的通量和截留的衰减来表征的。以下实施例中，脱盐率定义为浓水与产水的浓度之差除以浓水浓度;水通量定义为在上述测试过程中单位时间透过单位面积复合分离膜的水体积，单位为L/m2.h(LMH)。以上每个数据点由9个试样取平均值得到。比较例将超低压反渗透基膜浓水为氯化钠浓度为500ppm，牛血清蛋白100ppm混合液中连续运行96h ο 96h后对其水通量和截留进行了测试，反渗透复合膜测定其水通量为58LMH，脱盐率为98.2%。实施例1将0.1 %的聚乙烯亚胺加入到含有I %的甘油水溶液中，混合均匀后，涂覆到反渗透基膜上，20s后倒掉多余的溶液，阴干，将含有0.1 %聚乙烯醇和I %戊二醛的水溶液涂覆在阴干的膜上，30s后，倒掉多余的溶液，并在70 0C烘箱中处理2min。由此法制备的反渗透抗污染膜在氯化钠浓度为500ppm，牛血清蛋白100ppm混合液中连续运行96h。96h后对其水通量和截留进行了测试，测定其水通量为60LMH，脱盐率为99.6 %。实施例2将0.3当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能反渗透抗污染膜的制备方法，其特征是：在反渗透基膜上，预先涂覆一种易溶于水的高分子水溶液，阴干后，再涂覆一层亲水性的高分子水溶液，然后在一定的温度下对反渗透膜进行后处理，最后得到了高性能反渗透抗污染膜；其中涂覆液的水相中都含有溶于水的添加剂或者交联剂；其中预先涂覆的水溶液中含有的高分子水溶液有聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙二醇，或聚乙烯亚胺中的一种或多种，且预先涂覆的水溶液中的高分子材料的质量体积浓度为0.1～1.0％；预涂覆液的添加剂有戊二醛，甘油，柠檬酸，或者马来酸的一种或者多种，且预涂覆液中的添加剂质量体积浓度为1～10％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可可，翟丁，李洪懿，潘巧明，
申请(专利权)人：杭州水处理技术研究开发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33