反渗透复合膜制备方法及反渗透复合膜技术

本发明专利技术公开一种反渗透复合膜的制备方法，包括如下步骤：多元胺水相溶液和与芳香多元酰氯有机相溶液在改性聚丙烯腈支撑膜表面上接触并发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺脱盐层；改性聚丙烯腈支撑膜是将制得的聚丙烯腈支撑膜浸入改性水溶液改性后形成；其溶质为PH值大于等于13的碱性溶液，溶质的物质的量浓度为0.1‑5mol/L；聚丙烯腈支撑膜在改性水溶液中浸入的时间为10‑500秒，浸入时改性水溶液的温度为10‑98℃。进一步的，本发明专利技术还公开了用上述方法制备的反渗透复合膜。通过本发明专利技术能有效提高反渗透膜支撑层的亲水性，并提升反渗透膜的水通量和脱盐率；同时还能增加反渗膜的使用寿命。

Reverse osmosis composite membrane preparation method and reverse osmosis composite film

The invention discloses a preparation method of reverse osmosis composite membrane, which comprises the following steps: the aqueous and organic amine and aromatic polybasic acyl chloride solution on modified polyacrylonitrile support membrane surface contact and interfacial polymerization reaction, the formation of aromatic polyamide desalination layer; modified poly acrylonitrile support membrane was prepared form polyacrylonitrile the support membrane is immerged into the modified water solution after modification; the pH value is greater than or equal to the solute concentration of the alkaline solution 13, solute material is 0.1 5mol/L; polyacrylonitrile modified support membrane in aqueous solution immersion time of 10 500 seconds into the modified water solution temperature is 10 DEG C 98. Furthermore, the reverse osmosis composite membrane prepared by the said method is also disclosed. The invention can effectively improve the hydrophilicity of the reverse osmosis membrane support layer, improve the water flux and the desalination rate of the reverse osmosis membrane, and simultaneously increase the service life of the reverse osmosis membrane.

【技术实现步骤摘要】
反渗透复合膜制备方法及反渗透复合膜
本专利技术专利属于水处理
中的复合膜技术，具体涉及一种反渗透复合膜的制备方法及通过该方法制备的反渗复合膜。
技术介绍
在浓溶液侧施加大于渗透压的压力时，溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反，开始从浓溶液向稀溶液一侧流动，这一过程称为反渗透。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是在压力驱动下，借助于反渗透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法。反渗透膜广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域，在海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。反渗透膜一般用聚合物材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜等。在实际应用过程中，反渗透膜需在一定压力下具有适当的脱盐率和水通量，为达到这一目的，目前商品化的反渗透膜大部分为复合膜，主要以多孔的聚砜微孔膜为支撑层，在其表面通过界面聚合的方法制备聚酰胺脱盐层。根据复合膜的传质阻力模型，支撑层的传质阻力也会影响复合膜的水通量，聚砜属于疏水性聚合物，以聚砜微孔膜为支撑层则会较亲水性聚合物制得的支撑层传质阻力更大，目前聚丙烯腈也被用于反渗透膜支撑层，其亲水性略优于聚砜，但并没有本质性提高。在反渗透膜使用过程中会有无机物、有机物、生物污染产生，需采用酸洗、碱洗等处理方法恢复通量和脱盐率，由于常规的聚砜支撑层与聚酰胺脱盐层间没有化学键等作用，在清洗过程中脱盐层存在剥离损坏可能。另外，在界面聚合过程中，水相溶液与有机相溶液的匹配也影响制得的聚酰胺层脱盐率。
技术实现思路
本专利技术为解决上述问题，公开一种反渗透复合膜制备方法、通过该方法制备的反渗透复合膜，以有效地提高反渗透膜支撑层的亲水性，提升反渗透膜的水通量和脱盐率。本专利技术的公开一种反渗透复合膜的制备方法是：将多元胺水相溶液和与芳香多元酰氯有机相溶液在改性聚丙烯腈支撑膜表面上接触并发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺脱盐层；其中，改性聚丙烯腈支撑膜是将制得的聚丙烯腈支撑膜经改性水溶液改性后形成；改性水溶液的溶质为PH值大于13的碱性溶液；溶质的物质的量浓度为0.1-5mol/L；所述聚丙烯腈支撑膜在改性水溶液中浸入的时间为10-500秒，浸入时改性水溶液的温度为10-98℃。聚丙烯腈支撑膜采用现有技术制备即可，将聚丙烯腈(PAN)、添加剂溶解于溶剂中，配制成铸膜液，过滤、脱泡后流延在无纺布上，浸入去离子水中凝胶，制成初生聚丙烯腈支撑膜，将初生聚丙烯腈支撑膜浸入改性水溶液中，取出后经去离子水漂洗，即制得改性聚丙烯腈支撑膜。其中：铸膜液中的添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、氯化锂(LiCl)、氯化锌(ZnCl2)、氯化钠(NaCl)、1,4-丁内酯(GBL)、乙二醇单甲醚(EGME)、吐温(Tween)、司盘(Span)、去离子水、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)中的一种或几种；铸膜液中的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或几种；铸膜液中聚丙烯腈(PAN)的质量分数为12-20％，添加剂质量分数为0.5-10％。芳香多元酰氯有机相溶液也可采用现有技术，其溶质选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯中的一种或几种，溶剂选自正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、二甲苯、ISOPAR溶剂油中的一种或几种；溶质质量分数为0.05-0.5％。进一步的，改性水溶液的溶质优选为氢氧化钠、氢氧化钾、三甲胺、三乙胺、甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠中的一种或几种；改性水溶液中溶质的物质的量浓度优选0.5-3mol/L；浸入时改性水溶液的温度优选20-90℃；聚丙烯腈支撑膜在所述改性水溶液中的停留的时间优选为30-200秒。进一步的，多元胺水相溶液的溶剂为水和水溶性有机物；其中，水溶性有机物的质量分数为1-30％。多元胺水相溶液的溶质选自常用的邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、哌嗪、三乙胺、乙二胺中的一种或几种，溶质的质量分数为0.8-5％。进一步的，水溶性有机物优选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚中等水溶性醇类、醚类及醇醚化合物中的一种或几种。进一步的，改性聚丙烯腈支撑膜先在多元胺溶液中停留时间3-60秒后，再与芳香多元酰氯有机相溶液接触并发生界面聚合反应。进一步的，反渗透复合膜的制备方法还包括将发生界面聚合反应后的支撑膜进行热处理，然后经去离子水漂洗、烘干；热处理的温度优选为30-90℃。相应的，本专利技术还公开一种基于上述方法制成的反渗透复合膜。改性聚丙烯腈支撑膜可涂敷在无纺布层上；无纺布层的材质优选为聚酯或聚丙烯。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：(1)利用碱性条件下聚丙烯腈支撑膜表面的部分水解，将部分腈基转化为羧基或酰胺基，提高支撑膜的亲水性，从而提高制得反渗透复合膜的水通量；(2)同时，改性聚丙烯腈支撑膜表面的羧基可与水相溶液中的多元胺反应形成酰胺键，或与界面聚合产物中残留的胺基反应，在支撑层和脱盐层间产生化学键作用，使制得的反渗透膜在清洗过程中脱盐层不容易剥离损坏，可承受更多或更苛刻的清洗过程，提高了膜的使用寿命，拓宽制得的反渗透膜的应用领域；(3)挑选水溶性有机物添加入水相溶液中，可调节多元胺在水相溶液和有机相溶液中的分配系数，由此控制界面聚合反应的程度，从而得到适合脱盐率和水通量的反渗透复合膜。(4)本专利技术制得的反渗透膜，以25℃的2000ppmNaCl水溶液，在压力1.55MPa，PH＝7.5-8.0的条件下测试，脱盐率大于99.3％，水通量大于45L/(m2·h)，较常规的聚砜支撑层制得的反渗透膜，性能得到非常明显的提升。(5)本专利技术反渗透膜的制备方法具有较低的设备操作要求，可实现工业生产的规模化和连续性，且成本较低。具体实施方式实施例公开一种优选的反渗透复合膜的制备方法，具体操作步骤为：(1)改性聚丙烯腈支撑膜制备：将聚丙烯腈(PAN)、添加剂溶解于溶剂中，配制成铸膜液，过滤、脱泡后流延在无纺布上，浸入去离子水中凝胶，制成初生聚丙烯腈支撑膜，将初生的聚丙烯腈支撑膜浸入改性水溶液中，取出后经去离子水漂洗，制得改性聚丙烯腈支撑膜；其中：添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、氯化锂(LiCl)、氯化锌(ZnCl2)、氯化钠(NaCl)、1,4-丁内酯(GBL)、乙二醇单甲醚(EGME)、吐温(Tween)、司盘(Span)、去离子水、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)中的一种或几种；溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种或几种；铸膜液中聚丙烯腈质量分数为12-20％，添加剂质量分数为0.5-10％；改性水溶液，其溶质为氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、甲醇钠(CH3ONa)、乙醇钠(C2H5ONa)、乙醇钾(C2H5OK)、叔丁醇钠(t-C4H9ONa)中的一种或几种；改性水溶液中溶质的物质的量浓度为0.5-3mol/L，初生聚丙烯腈支撑膜在改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反渗透复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：多元胺水相溶液和与芳香多元酰氯有机相溶液在改性聚丙烯腈支撑膜表面上接触并发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺脱盐层；其中，所述改性聚丙烯腈支撑膜是将制得的聚丙烯腈支撑膜浸入改性水溶液改性后形成；所述改性水溶液的溶质为PH值大于等于13的碱性溶液，溶质的物质的量浓度为0.1‑5mol/L；所述聚丙烯腈支撑膜在改性水溶液中浸入的时间为10‑500秒，浸入时改性水溶液的温度为10‑98℃。

【技术特征摘要】
1.一种反渗透复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：多元胺水相溶液和与芳香多元酰氯有机相溶液在改性聚丙烯腈支撑膜表面上接触并发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺脱盐层；其中，所述改性聚丙烯腈支撑膜是将制得的聚丙烯腈支撑膜浸入改性水溶液改性后形成；所述改性水溶液的溶质为PH值大于等于13的碱性溶液，溶质的物质的量浓度为0.1-5mol/L；所述聚丙烯腈支撑膜在改性水溶液中浸入的时间为10-500秒，浸入时改性水溶液的温度为10-98℃。2.如权利要求1所述的反渗透复合膜的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠中的一种或几种。3.如权利要求1所述的反渗透复合膜的制备方法，其特征在于：所述改性水溶液中溶质的物质的量浓度为0.5-3mol/L。4.如权利要求1所述的反渗透复合膜的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯腈支撑膜浸入时改性水溶液的温度为20-90℃。5.如权利要求1所述的反渗透复合膜的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯腈支撑膜在所述改性水溶液中浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮振强，朱加生，南晓东，曲鹏，
申请(专利权)人：南京湶膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32