一种复合反渗透膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合反渗透膜及制备方法。所述复合反渗透膜包括：包括支撑层、位于所述支撑层一个表面上的分离层和位于支撑层另一个表面上的增强层；所述分离层由含有多元胺、2,3‑环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相与含有多元酰氯的有机相通过界面聚合反应制成；本发明专利技术在界面聚合过程中，2,3‑环氧丙烷磺酸钠在固化促进剂的作用下，其环氧基团与氨基以及界面聚合形成的酰胺基团发生反应，将磺酸钠基团固定到聚酰胺分离层中，提高了膜的亲水性，且使膜表面带有负电荷，提高了膜对阴离子表面活性剂或其他负电荷污染物的抗污染能力；另一方面,环氧基团在固化促进剂的作用下发生自聚合反应,进一步提高了膜的截盐率。

A composite reverse osmosis membrane and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种复合反渗透膜及制备方法
本专利技术涉及水处理
，进一步地说，是涉及一种复合反渗透膜及制备方法。
技术介绍
膜分离技术是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特性，因此，被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术的核心就是分离膜。根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。其中，反渗透膜又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领域的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜主要应用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，市场的主流产品是采取界面聚合的方式，将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。通常的工艺过程，在US4277344中有详细介绍。该类反渗透膜产品不仅具有较高的截盐率，还具有透水性良好、耐pH范围宽(2-12)以及操作压力低等优点。然而，膜污染一直是影响膜性能，降低其使用寿命的重要因素。膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理、化学作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面的浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量与分离特性明显下降的不可逆变化现象。污染物质在膜表面和膜孔内的吸附所造成的通量衰减以及膜分离能力的降低，尤其蛋白质吸附是引起膜通量衰减的主要原因。目前解决的方法是防止膜污染和对膜污染进行后处理。相对于后处理，研制和开发具有耐污染性能的反渗透复合膜材料是解决该问题的最根本和最直接的途径。为了提高聚酰胺复合膜的抗污染能力，国内外做了大量工作，主要集中在表面改性处理和表面涂层。膜表面改性处理的方法众多，如通过表面活性剂处理增加膜表面的亲水性(Desalination，1998,115:15-32)；美国专利US5028453采用等离子体处理，在膜表面引入亲水基团，从而提高复合膜的抗污染性，目前等离子体处理受限于技术条件及成本而不能实现大规模生产；美国专利US5151183采用氟气对膜表面进行氟化处理来提高膜的抗污染性，同时氟气处理易使膜表面聚酰胺分子链断裂，从而影响了膜的分离性能及使用寿命。因此，需要一种制备方法简单且具有优异耐污染性的反渗透膜。
技术实现思路
为了解决现有技术中反渗透膜耐污染性差的问题，本专利技术提供了一种复合反渗透膜及制备方法。本专利技术在界面聚合过程中，2,3-环氧丙烷磺酸钠在固化促进剂的作用下，其环氧基团与氨基以及界面聚合形成的酰胺基团发生反应，将磺酸钠基团固定到聚酰胺分离层中，提高了膜的亲水性，且使膜表面带有负电荷，提高了膜对阴离子表面活性剂或其它负电荷污染物的抗污染能力；并且，环氧基团在固化促进剂的作用下，会发生环氧的开环聚合反应，增加了反渗透膜分离层的致密程度，进一步提高了膜的截盐率。本专利技术的目的之一是提供一种复合反渗透膜。包括支撑层、位于所述支撑层一个表面上的分离层和位于支撑层另一个表面上的增强层；所述分离层由含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相与含有多元酰氯的有机相通过界面聚合反应制成；所述支撑层为聚砜多孔支撑层、聚醚砜多孔支撑层和聚丙烯腈多孔支撑层中的一种或组合；所述增强层为聚酯层、聚乙烯层和聚丙烯层中的一种或组合。其中，所述支撑层的厚度为30-60微米，更优选为35-45微米；所述分离层的厚度为0.05-0.3微米，更优选为0.1-0.2微米；所述增强层的厚度为50-100微米，更优选为60-80微米。本专利技术的目的之二是提供一种复合反渗透膜的制备方法。包括：利用刮刀在增强层的一个表面刮制高分子溶液，经过相转化,高分子溶液转化为固态,得到一个表面附着增强层的支撑层；然后支撑层表面与含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相接触，排液；再与含有多元酰氯的有机相接触，排液，热处理后得到所述复合反渗透膜。所述高分子溶液为聚砜，聚醚砜，聚丙烯腈溶液的一种或组合。其中，优选：含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相中，所述多元胺的含量为0.5-10重量％，优选为1-5重量％；所述2,3-环氧丙烷磺酸钠的含量为0.05-10重量％，优选为0.1-5重量％；所述固化促进剂的含量为0.005-10重量％，优选为0.01-1重量％；在含有多元酰氯的有机相中，所述多元酰氯的含量为0.025-1重量％，优选为0.05-0.5重量％；接触的时间为5s-100s，优选为10s-60s，温度为常温。热处理温度为40-150℃，优选为50-120℃；热处理时间为0.5-20分钟，优选为1-10分钟。所述多元胺为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、哌嗪和均苯三胺中的一种或组合；所述多元酰氯为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或组合；所述固化促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、苯酚、邻甲酚、间甲酚、间苯二酚、壬基酚、双酚A、水杨酸、苄基二甲胺、三乙醇胺、双环脒、三乙胺、吡啶、N-二缩水甘油苯胺、N-二缩水甘油对甲苯胺、N-乙基-N缩水甘油苯胺、N-乙基-N缩水甘油邻甲苯胺、四乙基溴化铵、四丁基溴化铵、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、苯甲醇、2,4-咪唑、1-苄基-2-乙基咪唑、2-甲基咪唑以及1-氨基乙基2-甲基咪唑中的一种或组合。2,3-环氧丙烷磺酸钠、固化促进剂以及多元胺的用量的重量比为0.01-10：0.001-5：1。本专利技术具体可采用以下技术方案：本专利技术的复合反渗透膜包括支撑层、位于所述支撑层一个表面上的分离层，和位于支撑层另一个表面上的增强层；其中，所述分离层由含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相与含有多元酰氯的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。在制备所述分离层的过程中，2,3-环氧丙烷磺酸钠、固化促进剂以及多元胺的用量的重量比可以为0.01-10：0.001-5：1。在制备所述分离层的过程中，多元胺与多元酰氯的用量的重量比可以为1-100：1。本专利技术对所述多元胺的种类没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，可以为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、哌嗪和均苯三胺中的一种或多种，优选为间苯二胺。其中，所述含有多元胺的水相的溶剂可以为现有的各种能够将多元胺溶解的惰性液态物质，例如，可以为水或者水与醇、酮和醚中至少一种的混合物，优选为水。对所述固化促进剂没有特别的限定，可以为本领域常规使用的各种固化促进剂。作为所述固化促进剂例如可以为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、苯酚、邻甲酚、间甲酚、间苯二酚、壬基酚、双酚A、水杨酸、苄基二甲胺、三乙醇胺、双环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合反渗透膜，其特征在于所述复合反渗透膜包括：/n包括支撑层、位于所述支撑层一个表面上的分离层和位于支撑层另一个表面上的增强层；/n所述分离层由含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相与含有多元酰氯的有机相通过界面聚合反应制成；/n所述支撑层为聚砜多孔支撑层、聚醚砜多孔支撑层和聚丙烯腈多孔支撑层中的一种或组合；/n所述增强层为聚酯层、聚乙烯层和聚丙烯层中的一种或组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合反渗透膜，其特征在于所述复合反渗透膜包括：
包括支撑层、位于所述支撑层一个表面上的分离层和位于支撑层另一个表面上的增强层；
所述分离层由含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相与含有多元酰氯的有机相通过界面聚合反应制成；
所述支撑层为聚砜多孔支撑层、聚醚砜多孔支撑层和聚丙烯腈多孔支撑层中的一种或组合；
所述增强层为聚酯层、聚乙烯层和聚丙烯层中的一种或组合。


2.如权利要求1所述的复合反渗透膜，其特征在于：
所述支撑层的厚度为30-60微米；
所述分离层的厚度为0.05-0.3微米；
所述增强层的厚度为50-100微米。


3.如权利要求2所述的复合反渗透膜，其特征在于：
所述支撑层的厚度为35-45微米；
所述分离层的厚度为0.1-0.2微米；
所述增强层的厚度为60-80微米。


4.一种如权利要求1～3之一所述的复合反渗透膜的制备方法，其特征在于所述方法包括：
利用刮刀在增强层的一个表面刮制高分子溶液，经过相转化,高分子溶液转化为固态,得到一个表面附着增强层的支撑层；然后支撑层表面与含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相接触，排液；再与含有多元酰氯的有机相接触，排液，热处理后得到所述复合反渗透膜；
所述高分子溶液为聚砜，聚醚砜，聚丙烯腈溶液的一种或组合。


5.如权利要求4所述的复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：
含有多元胺、2,3-环氧丙烷磺酸钠以及固化促进剂的水相中，所述多元胺的含量为0.5-10重量％；所述2,3-环氧丙烷磺酸钠的含量为0.05-10重量％；所述固化促进剂的含量为0.005-10重量％；
在含有多元酰氯的有机相中，所述多元酰氯的含量为0.025-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，刘轶群，潘国元，于浩，
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