一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法技术

本发明专利技术公开了一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法。其主要技术特性在于：在由基层无纺布、多孔支撑层及功能脱盐层的复合反渗透膜的表面增加一层亲水涂层，亲水涂层由硅烷偶联剂改性后的聚乙烯醇组成。采用此方法在复合膜表面添加一层交联的亲水涂层，增强了膜的亲水性，提高了抗污染能力，交联的聚乙烯醇涂层具有一定的机械强度与稳定性，且通过偶联剂可与脱盐层形成共价键，脱盐层与亲水涂层结合的更紧密，不易脱落，延长了膜的使用寿命。

A method to enhance the pollution resistance of composite reverse osmosis membrane

【技术实现步骤摘要】
一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法
本专利技术涉及一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法，属于复合反渗透膜生产领域。
技术介绍
反渗透技术是利用渗透压原理，借助反渗透膜的选择截留作用来实现溶质和溶剂分离的高端水处理技术，可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物等杂质去除，广泛应用于海水淡化、苦咸水脱盐、饮用水净化、工业超纯水生产以及医药、电子、化工和食品等多个领域。目前，商品反渗透膜均为平板复合膜，是由基层的无纺布、多孔中间支撑层和脱盐层组合而成。功能脱盐层大多为芳香类聚酰胺材质，但由于聚酰胺层的亲水性较差，易造成污染物堵塞膜孔的情况，引起膜污染，导致膜分离效率的降低，严重限制反渗透膜技术在各个领域的推广及应用，因此，提高膜片的抗污染性对推动反渗透膜的发展具有重要意义。目前常见的提高抗污染性的方法是复合膜表面涂覆一层亲水性聚合物，如CN1213985A在聚酰胺层表面上涂覆一层聚乙烯醇，但因为聚乙烯醇分子链未被交联以及涂层与复合膜之间的相互作用力差等原因造成涂层脱落，致使复合膜丧失亲水改性效果。再如CN101130444A利用催化剂与交联剂将聚乙烯醇进行交联，性能提升，但使用过程仍不够稳定。因此，研究一种制备方法简单、亲水改性效果长久而不影响渗透性能的反渗透膜成为研究抗污染反渗透膜的关键。
技术实现思路
本专利技术根据传统反渗透膜存在的亲水性差、亲水改性方法存在技术缺陷等问题，提出一种在反渗透膜的功能脱盐层表面添加亲水的聚乙烯醇涂层，并利用硅烷偶联剂将聚乙烯醇进行交联，同时增强亲水涂层与复合膜之间的结合力的改性处理方法，提高复合膜亲水性的同时增强了涂层的稳定性，在一定程度上改善反渗透膜抗污染性不足的现状。本专利技术技术方案如下：一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法，其特征在于，复合反渗透膜由无纺布、多孔支撑层、功能脱盐层和亲水涂层组成，所述亲水涂层是由硅烷偶联剂改性后的聚乙烯醇组成。具体制备方法包括以下步骤：1.改性聚乙烯醇溶液的配制：用平均聚合度为n=500~3000、皂化度为75%的聚乙烯醇溶解于60℃热水中，搅拌10~30min得到澄清的聚乙烯醇溶液。待溶液冷却至室温，向其加入HCl调节PH为4.5~5.5，加入硅烷偶联剂，继续搅拌2h，最后得到改性聚乙烯醇溶液。聚乙烯醇浓度为2wt%，硅烷偶联剂浓度为0.1~0.5wt%。2.将反渗透商品膜完全浸入步骤1配好的溶液5s，随后放入80℃的烘箱中反应10min，得到最终的反渗透膜。所述步骤1中的硅烷偶联剂可用通式YSiX3表示，其中Y为非水解基团，为末端带有氨基的烃基，X为可水解基团（如OMe，OEt等），具体可为3-氨丙基三乙氧基硅烷。所述步骤2中的反渗透商品膜，其特征在于，由无纺布、聚合物支撑层和聚酰胺功能层组成，平均孔径小于1nm。本专利技术与现有技术相比，其优点在于：1.利用硅烷偶联剂的可水解基团对聚乙烯醇溶液进行改性，使聚乙烯醇分子链被交联，将其置于复合膜表面形成一层交联聚乙烯醇涂层，具有一定的机械强度，稳定性高，聚乙烯醇分子链上的大量羟基大大提高了复合膜的亲水性和表面光滑度，强化了耐污染性，从而延长了膜的使用寿命；2.硅烷偶联剂的非水解基团中带有氨基，通过在聚乙烯醇的分子链上改性而引入的氨基基团可与聚酰胺层中残余的酰氯基团形成共价键，聚乙烯醇涂层通过化学键固定在复合膜表面，形成牢固有效的抗污染层，克服了聚乙烯醇涂层容易脱落从而失效的缺点。具体实施方式为了加深对本专利技术理解，下面结合实施例对本专利技术的方案作具体说明，该实施例仅用作解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。实施例11.改性聚乙烯醇溶液的配制：用平均聚合度为n=1000、皂化度为75%的聚乙烯醇2g溶解于60℃的97.9g热水中，搅拌10min得到澄清的聚乙烯醇溶液。待溶液冷却至室温，向其加入HCl调节PH为5左右，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷0.1g，继续搅拌2h，最后得到改性聚乙烯醇溶液。2.将反渗透商品膜完全浸入步骤1配好的溶液5s，随后放入80℃的烘箱中反应10min，得到最终的反渗透膜。实施例21.改性聚乙烯醇溶液的配制：用平均聚合度为n=1000、皂化度为75%的聚乙烯醇2g溶解于60℃的97.7g热水中，搅拌10min得到澄清的聚乙烯醇溶液。待溶液冷却至室温，向其加入HCl调节PH为5左右，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷0.3g，继续搅拌2h，最后得到改性聚乙烯醇溶液。2.将反渗透商品膜完全浸入步骤1配好的溶液5s，随后放入80℃的烘箱中反应10min，得到最终的反渗透膜。实施例31.改性聚乙烯醇溶液的配制：用平均聚合度为n=1000、皂化度为75%的聚乙烯醇2g溶解于60℃的97.5g热水中，搅拌10min得到澄清的聚乙烯醇溶液。待溶液冷却至室温，向其加入HCl调节PH为5左右，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷0.5g，继续搅拌2h，最后得到改性聚乙烯醇溶液。2.将反渗透商品膜完全浸入步骤1配好的溶液5s，随后放入80℃的烘箱中反应10min，得到最终的反渗透膜。对按上述方法制备的抗污染反渗透膜进行性能对比测试：1.反渗透膜的分离性能测试：通过错流渗透实验对反渗透膜的水通量和盐截留进行测试，测试液为1000ppm的氯化钠水溶液，水溶液Ph值为6.8，操作压力为225psi，操作温度为25℃。2.反渗透膜的亲水性测试：通过对反渗透膜进行水接触角测试用于表征反渗透膜的亲水效果。先将样品粘贴到干净的玻璃板上，将玻璃板放置在接触角测定仪中，用蒸馏水以静滴法在动态接触角测定仪上测定样品的水接触角，每个样品测5次，取平均值，由此得到反渗透膜亲水性的信息。3.反渗透膜抗污染（牛血清蛋白BSA）效果定量检测：反渗透膜纯水预压30min后开始测量纯水通量，每5min测量一次，测三次；换用1g/L的牛血清蛋白水溶液进行通量测试，每5min测量一次，测三次；换用纯水清洗10min后测量纯水通量，每5min测量一次，测三次。抗BSA污染计算如下：通量衰减率（%）=（（A-B）/A）×100%通量恢复率（%）=C/A×100%其中，A为首次纯水通量测试的平均值；B为牛血清蛋白水溶液通量测试的平均值；C为清洗过后纯水通量测试的平均值。测试结果如表1所示：表1改性膜与商品膜各项性能参数对比通过表1可知，在相同测试条件下，经过加工处理的改性膜的亲水性得到了有效提升，进而提升了反渗透膜的抗污染性，并且提高了脱盐率与水通量。以上结果说明本专利技术制备的改性复合膜产品性能更为优异。以上是本专利技术的优选实施方式。应当指出，对于本
的技术人员来说，在不脱离基本专利技术基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法，该方法是在由基层无纺布、多孔支撑层以及功能脱盐层组成的复合反渗透膜的表面增加一层亲水涂层，从而制备出抗污染性复合反渗透膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法，该方法是在由基层无纺布、多孔支撑层以及功能脱盐层组成的复合反渗透膜的表面增加一层亲水涂层，从而制备出抗污染性复合反渗透膜。


2.如权利要求1所述的一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法，其特征在于，复合反渗透膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王薇，王宇，于湉，
申请(专利权)人：天津天元新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12