一种反渗透膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及分离膜领域，公开了一种反渗透膜及其制备方法和应用。所述反渗透膜包括依次层叠的支撑层、分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10‑100。本发明专利技术提供的反渗透膜兼具有优异的脱盐率、透水性和耐氯性，极具工业应用前景。

An reverse osmosis membrane and its preparation and Application

The invention relates to the separation membrane field, and discloses a reverse osmosis membrane and a preparation method and application thereof. The reverse osmosis membrane includes a successively stacked support layer, a separation layer, an intermediate connection layer, and a crosslinking layer formed by a sulfonated poly aryl ether sulfone (1), formed by a polyethylene glycol, which is formed by a crosslinked alginate; in this, M is K, Na or Li, and N is 10. The reverse osmosis membrane provided by the invention has excellent desalination rate, water permeability and chlorine resistance, and has great industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种反渗透膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及分离膜领域，具体涉及一种反渗透膜、一种反渗透膜的制备方法、由该方法制备得到的反渗透膜以及所述反渗透膜在水处理领域中的应用。
技术介绍
反渗透膜因具有对有机小分子和无机盐离子的良好分离性能、安全、环保、易操作等优点而成为水处理的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜的主要应用在于海水及苦咸水淡化、硬水软化、中水回收、工业废水处理以及超纯水制备等领域。目前，市场上90％的反渗透膜是复合膜，即，由分离层和支撑层构成。其中，所述复合膜的制备方法主要有稀溶液涂覆法、界面聚合法、等离子体聚合法等。当前广泛用于水处理行业中的复合膜主要采取界面聚合的方式制备，例如，可以将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。然而，聚酰胺的化学结构使该类复合膜的耐氯性能很弱，所有商用聚酰胺复合膜对游离氯的容许度几乎为零，从而增加了膜预处理成本并降低了其使用寿命。因此，提高膜的耐氯性能是当前反渗透膜研究的重要任务之一。磺化聚醚砜具有较好的耐酸性、耐碱性及耐氯性，在膜处理领域中具有较好的应用前景。US4818387公开了一种磺化聚醚砜复合膜及其制备方法。测试结果表明，采用浸涂法制备的磺化聚醚砜复合膜具有非常好的耐氯性和耐氧化性。CN101721926A公开了一种磺化含二氮杂萘酮结构共聚芳醚砜复合膜及其制备方法，该类复合膜具有良好的分离性以及耐氯性。此外，研究还表明，虽然磺化聚芳醚砜具有优异的耐酸性、耐碱性及耐氯性，但是与商品化的聚酰胺复合膜相比，其脱盐率和透水性仍然较差，这也阻碍了其产业化的进程。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的磺化聚芳醚砜反渗透膜脱盐率和透水性较差的缺陷，而提供一种新的反渗透膜及其制备方法以及所述反渗透膜在水处理领域中的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种反渗透膜，其中，所述反渗透膜包括依次层叠的支撑层、分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10-100。本专利技术还提供了一种反渗透膜的制备方法，该方法包括在支撑层上依次形成分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10-100。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的反渗透膜。此外，本专利技术还提供了所述反渗透膜在水处理领域中的应用。本专利技术提供的反渗透膜通过将支撑层与由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成的分离层、由聚乙二醇形成的中间连接层以及由交联的海藻酸盐形成的交联层配合使用，这样能够使得到的反渗透膜兼具有优异的脱盐率、透水性和耐氯性，综合性能非常好。此外，本专利技术提供的反渗透膜的制备方法简单，极具工业应用前景。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供的反渗透膜包括依次层叠的支撑层、分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10-100；优选地，M为Na，n为25-75。本专利技术对所述支撑层、分离层、中间连接层和交联层的厚度没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，但为了使得这四层能够起到更好的协同配合作用，使得到的反渗透膜具有更好的脱盐率、透水性和耐氯性，优选地，所述支撑层的厚度为90-150微米，更优选为100-120微米；所述分离层的厚度为0.05-0.5微米，优选为0.1-0.3微米；所述中间连接层的厚度为0.005-0.1微米，优选为0.01-0.1微米；所述交联层的厚度为0.01-0.2微米，优选为0.05-0.1微米。本专利技术对所述支撑层的材质没有特别的限定，可以由现有的各种具有一定的强度并能够用于反渗透膜的材料制成，通常可以由聚酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜和聚砜中的至少一种制成。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述支撑层包括聚酯无纺布层以及附着在所述聚酯无纺布层表面上的由聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜和聚砜中的至少一种制成的聚合物层。其中，所述聚酯无纺布层的厚度可以为60-100微米，所述聚合物层的厚度可以为10-50微米。根据本专利技术提供的反渗透膜，在所述分离层中，所述磺化聚芳醚砜的离子交换容量优选为0.5-2.5mmol/g，更优选为1-2mmol/g，这样能够使得到的反渗透膜具有更高的水通量和脱盐率。其中，所述离子交换容量是指1g磺化聚芳醚砜中磺酸盐基团的摩尔数，其可以采用先将该磺化聚芳醚砜酸化(使磺酸盐基团转化为磺酸基)后再经酸碱滴定方法进行测定。此外，所述磺化聚芳醚砜可以通过商购得到，例如，可以购自天津砚津科技有限公司；也可以按照本领域公知的各种方法制备得到，对此本领域技术人员均能知悉，在此将不再赘述。根据本专利技术提供的反渗透膜，在所述中间连接层中，所述聚乙二醇的数均分子量优选为200-10万，更优选为1000-5万，最优选为5000-2万。根据本专利技术提供的反渗透膜，在所述交联层中，所述交联的海藻酸盐可以通过商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的方法制备得到。根据本专利技术的一种具体实施方式，所述交联的海藻酸盐通过将海藻酸盐和交联剂在催化剂和溶剂的存在下进行交联反应得到。其中，相对于100重量份的所述溶剂，所述海藻酸盐的用量优选为0.1-50重量份，更优选为0.2-25重量份，最优选为0.5-2重量份；所述交联剂的用量优选为0.001-50重量份，更优选为0.002-2.5重量份，最优选为0.05-1重量份；所述催化剂为酸类物质且其用量使得交联体系的pH值优选为1-5，更优选为2-5，最优选为2-4。所述海藻酸盐的数均分子量优选为10000-200000，更优选为20000-150000，最优选为50000-100000。所述海藻酸盐可以为海藻酸钾和/或海藻酸钠。本专利技术对所述交联剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够使得所述海藻酸盐进行交联反应的化合物，优选为醛类化合物，其具体实例包括但不限于：甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛和戊二醛中的至少一种，更优选为乙二醛、丙二醛、丁二醛和戊二醛中的至少一种，特别优选为戊二醛。本专利技术对所述催化剂的种类没有特别的限定，可以为常见的酸类物质，其具体实例包括但不限于：硫酸、盐酸、乙酸、磷酸、甲酸和硝酸中的至少一种，优选为硫酸、盐酸和乙酸中的至少一种，特别优选为盐酸。所述催化剂可以以纯态的形式使用，也可以以其水溶液的形式使用。当所述催化剂以其水溶液的形式使用时，其浓度可以为0.5-1.5mol/L，优选为0.8-1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反渗透膜，其特征在于，所述反渗透膜包括依次层叠的支撑层、分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；

【技术特征摘要】
1.一种反渗透膜，其特征在于，所述反渗透膜包括依次层叠的支撑层、分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10-100；优选地，M为Na，n为25-75。2.根据权利要求1所述的反渗透膜，其中，所述支撑层的厚度为90-150微米，优选为100-120微米；所述分离层的厚度为0.05-0.5微米，优选为0.1-0.3微米；所述中间连接层的厚度为0.005-0.1微米，优选为0.01-0.1微米；所述交联层的厚度为0.01-0.2微米，优选为0.05-0.1微米。3.根据权利要求1或2所述的反渗透膜，其中，所述磺化聚芳醚砜的离子交换容量为0.5-2.5mmol/g，优选为1-2mmol/g。4.根据权利要求1或2所述的反渗透膜，其中，所述聚乙二醇的数均分子量为200-10万，优选为1000-5万，更优选为5000-2万。5.根据权利要求1或2所述的反渗透膜，其中，所述交联的海藻酸盐通过将海藻酸盐和交联剂在催化剂和溶剂的存在下进行交联反应得到；优选地，所述海藻酸盐的数均分子量为10000-100000，优选为20000-150000，更优选为50000-100000；优选地，所述海藻酸盐为海藻酸钾和/或海藻酸钠；优选地，所述交联剂为醛类化合物，优选为甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛和戊二醛中的至少一种；优选地，所述催化剂为酸类物质，优选为硫酸、盐酸、乙酸、磷酸、甲酸和硝酸中的至少一种；优选地，相对于100重量份的所述溶剂，所述海藻酸盐的用量为0.1-50重量份，所述交联剂的用量为0.001-50重量份，所述催化剂为酸类物质且其用量使得交联体系的pH值为1-5；优选地，所述交联反应的条件包括温度为20-150℃、优选为50-120℃，时间为1min-1h、优选为2min-30min。6.根据权利要求1或2所述的反渗透膜，其中，所述支撑层由聚酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、酚酞型非磺化聚芳醚砜、聚醚砜和聚砜中的至少一种制成。7.一种反渗透膜的制备方法，该方法包括在支撑层上依次形成分离层、中间连接层和交联层，所述分离层由式(1)所示的磺化聚芳醚砜形成，所述中间连接层由聚乙二醇形成，所述交联层由交联的海藻酸盐形成；其中，M为K、Na或Li，n为10-100；优选地，M为Na，n为25-75。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述支撑层的厚度为90-150微米，优选为100-120微米；所述分离层的厚度为0.05-0.5微米，优选为0.1-0.3微米；所述中间连接层的厚度为0.005-0.1微米，优选为0.01-0.1微米；所述交联层的厚度为0.01-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，刘轶群，潘国元，严昊，徐健，郭敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11