高透水性反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高透水性反渗透膜及其制备方法。以聚砜超滤膜作为基膜，使用均苯三甲酰氯和间苯二胺为反应单体，在聚砜超滤膜表面发生酰胺化反应，获得所述高透水性反渗透膜。本发明专利技术所述高透水性反渗透膜以聚砜膜为基体，使得聚砜膜在聚合单体的浸渍过程中表面接触产生反应，使膜的表面形成一层薄的界面聚合层，大幅度提高膜表面的亲水性，降低膜表面的粗糙度，提高水通量的同时达到抑制膜污染的效果，也增强了膜的机械强度，延长膜的使用寿命。

High permeable reverse osmosis membrane and its preparation

【技术实现步骤摘要】
高透水性反渗透膜及其制备方法
本专利技术涉及水处理膜分离
，特别是涉及高透水性反渗透膜及其制备方法。
技术介绍
膜分离，是一种分隔两种物质或一种物质的两部分的分离手段，可以以特定的形式和传递方式来对需要分离的物质进行选择性的分离。根据需要分离的物质的尺寸大小，可以选择不同孔径大小的膜来达到不同分离的要求。膜的种类分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。微滤膜：膜的孔径0.1～10μm，工作压力0.01～0.2MPa，透过物质为水、溶剂和溶解物，膜的功能是去除悬浮物、胶体、微粒子和菌类。超滤膜：膜的孔径0.005～0.02μm，工作压力0.01～1.0MPa，透过物质为水、溶剂、离子和小分子，膜的功能是去除胶体、大分子、菌类、病毒、热源、蛋白质。纳滤膜：膜的孔径1～5nm，工作压力0.5～1.5MPa，透过物质为水、溶剂，膜的功能是去除无机盐、小分子、离子、糖类、氨基酸、BOD、COM。反渗透膜：膜的孔径0.1～1nm，工作压力1～70MPa，透过物质为水，膜的功能是去除无机盐、小分子、离子、糖类、氨基酸、BOD、COM。反渗透膜分离的核心是一种被称为半透膜的反渗透膜，它优先允许水分子通过它，通过在外部施加压力的影响下阻碍盐分的通过。盐和水通过溶液扩散传输机制渗透到膜中。当施加的压力大于渗透压(Δπ＞Δp)时，水就开始从浓缩的盐溶液中流出，通过薄膜稀释溶液。反渗透膜的特征在于平均孔径小于1nm，并且需要达到80bar的压力来克服约25bar的海水渗透压。这些膜的性能通常由膜的水通量和截盐率来决定。一个理想的反渗透膜具有超过99％的截盐率。纳滤膜同样也应用于除盐，但纳滤膜的除盐能力不如反渗透膜高。海水和苦咸水的淡化是解决水资源严重匮乏的重要途径之一，具体是指从海水和苦咸水中除去盐分和其他矿物质，以获得供人食用的纯水，以及家庭和工业的使用。在过去的几十年里，在海水淡化这方面已经发展了许多技术，包括多级闪光蒸馏、多效蒸馏、机械蒸汽压压缩蒸馏和基于膜的反渗透、电渗析和纳滤过程。与蒸馏的热过程相比，反渗透处理过程的简单性和相对较低的能源成本，全世界超过50％的海水淡化厂使用了反渗透技术。由于在膜材料和能源消耗方面的技术进步，基于反渗透的海水淡化技术已经稳步增长，这使得纯水的生产成本持续降低。根据国际环保平台和国际海水淡化协会的数据显示，全世界每天有将近198亿加仑的淡水来自世界各地的海水淡化厂。影响海水淡化市场的因素可能各不相同，但潜在的原因有三个：污染、人口和进步。除了气候变化之外，现有水体的污染，不断增加的人口和工业的发展，也加重了增加淡水供应的必要性。近年来，尽管有很多研究使得反渗透膜领域得到了长足的发展，但商品反渗透膜的主要材料仍为聚酰胺材料和醋酸纤维素材料。醋酸纤维素膜具有较好的机械强度和亲水性，吸附蛋白低，制备过程简单价格合理，但pH应用范围窄，耐热性差，易于化学和生物降解。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高透水性反渗透膜及其制备方法，提高纯水通量和氯化钠溶液通量。本专利技术所述高透水性反渗透膜的制备方法，以聚砜超滤膜作为基膜，使用均苯三甲酰氯和间苯二胺为反应单体，在聚砜超滤膜表面发生酰胺化反应，获得所述高透水性反渗透膜。聚砜由于其良好的化学稳定性、电绝缘性、耐水性、耐热性、尺寸稳定性以及较好的成膜性和机械强度，在超滤、微滤、反渗透烯烃/烷烃分离、固定化载体、气体分离、血液透析等方面得到了广泛的应用。作为本专利技术的技术方案之一，高透水性反渗透膜的制备方法包括以下步骤：(1)将聚砜超滤膜以固液比1：(20～40)(g/mL)浸泡于体积分数20～30％的异丙醇水溶液中，浸泡12～24小时后，用水冲洗膜表面，以去除聚砜超滤膜表面残留的异丙醇，沥干水分，获得清洗后的聚砜超滤膜；(2)以150～290mLIsoparG为溶剂，在室温下溶解6～9g均苯三甲酰氯，搅拌3～4小时，获得有机相溶液；以150～250mL水为溶剂，在室温下溶解6～9g间苯二胺，搅拌0.5～1小时，获得水相溶液；(3)将清洗后的聚砜超滤膜用防水胶带粘于玻璃板表面，接着将玻璃板首先浸入到水相溶液中浸泡2～3分钟，清洗后的聚砜超滤膜和水相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，取出后用氮气迅速吹去聚砜超滤膜表面多余的水溶液；再将其放到有机相溶液中浸泡1～1.5分钟，清洗后的聚砜超滤膜和有机相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，通过界面聚合反应使聚砜超滤膜表面形成复合活性层；最后取出玻璃板，在空气中竖立晾干，获得形成初生态复合膜的玻璃板；(4)将形成初生态复合膜的玻璃板在80～90℃的热水中浸泡2～4分钟，再用去离子水反复冲洗，去除未反应的单体和溶剂，得到形成反渗透复合膜的玻璃板；(5)将反渗透复合膜从玻璃板上取下，将反渗透复合膜在浓度0.1～0.3g/L的NaClO溶液中浸泡1～3分钟，取出后在浓度1～2g/L的NaHSO4溶液中浸泡0.5～1分钟，以反应掉多余的NaClO；最后在热水中浸泡2～5分钟，完成对高透水性反渗透膜的制备。异丙醇水溶液浸泡一是为了提高聚砜超滤膜的亲水性，便于界面聚合过程中反应单体浸入膜表面，使得单体的交联作用更加紧密；二是为了防止膜表面滋生微生物，影响界面聚合和水处理过程中的效果；将聚砜超滤膜用防水胶带粘于玻璃板表面，目的是防止界面聚合过程中溶液渗入到膜背面影响界面聚合效果，保证界面聚合只在膜表面进行；热水浸泡处理的目的是为了使得界面聚合过程中交联的物质更加紧密。作为本专利技术的技术方案之一，高透水性反渗透膜的制备方法包括以下步骤：(1)将聚砜超滤膜以固液比1：(20～40)(g/mL)浸泡于体积分数20～30％的异丙醇水溶液中，浸泡12～24小时后，用水冲洗膜表面，以去除聚砜超滤膜表面残留的异丙醇，沥干水分，获得清洗后的聚砜超滤膜；(2)以150～290mLIsoparG为溶剂，在室温下溶解6～9g均苯三甲酰氯，搅拌3～4小时，获得有机相溶液；将介孔硅按照0.1～0.5wt％的添加量加入到上述有机相溶液中，搅拌均匀后超声振荡10～20分钟，获得含介孔有机硅的有机相溶液；以150～250mL水为溶剂，在室温下溶解6～9g间苯二胺，搅拌0.5～1小时，获得水相溶液；(3)将清洗后的聚砜超滤膜用防水胶带粘于玻璃板表面，接着将玻璃板首先浸入到水相溶液中浸泡2～3分钟，清洗后的聚砜超滤膜和水相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，取出后用氮气迅速吹去聚砜超滤膜表面多余的水溶液；再将其放到含介孔有机硅的有机相溶液中浸泡1～1.5分钟，清洗后的聚砜超滤膜和含介孔有机硅的有机相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，通过界面聚合反应使聚砜超滤膜表面形成复合活性层；最后取出玻璃板，在空气中竖立晾干，获得形成初生态复合膜的玻璃板；(4)将形成初生态复合膜的玻璃板在80～90℃的热水中浸泡2～4分钟，再用去离子水反复冲洗，去除未反应的单体和溶剂，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高透水性反渗透膜的制备方法，其特征在于，以聚砜超滤膜作为基膜，使用均苯三甲酰氯和间苯二胺为反应单体，在聚砜超滤膜表面发生酰胺化反应，获得所述高透水性反渗透膜。/n

【技术特征摘要】
1.高透水性反渗透膜的制备方法，其特征在于，以聚砜超滤膜作为基膜，使用均苯三甲酰氯和间苯二胺为反应单体，在聚砜超滤膜表面发生酰胺化反应，获得所述高透水性反渗透膜。


2.根据权利要求1所述的高透水性反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚砜超滤膜以固液比1：(20～40)(g/mL)浸泡于体积分数20～30％的异丙醇水溶液中，浸泡12～24小时后，用水冲洗膜表面，以去除聚砜超滤膜表面残留的异丙醇，沥干水分，获得清洗后的聚砜超滤膜；
(2)以150～290mLIsoparG为溶剂，在室温下溶解6～9g均苯三甲酰氯，搅拌3～4小时，获得有机相溶液；以150～250mL水为溶剂，在室温下溶解6～9g间苯二胺，搅拌0.5～1小时，获得水相溶液；
(3)将清洗后的聚砜超滤膜用防水胶带粘于玻璃板表面，接着将玻璃板首先浸入到水相溶液中浸泡2～3分钟，清洗后的聚砜超滤膜和水相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，取出后用氮气迅速吹去聚砜超滤膜表面多余的水溶液；再将其放到有机相溶液中浸泡1～1.5分钟，清洗后的聚砜超滤膜和有机相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，通过界面聚合反应使聚砜超滤膜表面形成复合活性层；最后取出玻璃板，在空气中竖立晾干，获得形成初生态复合膜的玻璃板；
(4)将形成初生态复合膜的玻璃板在80～90℃的热水中浸泡2～4分钟，再用去离子水反复冲洗，去除未反应的单体和溶剂，得到形成反渗透复合膜的玻璃板；
(5)将反渗透复合膜从玻璃板上取下，将反渗透复合膜在浓度0.1～0.3g/L的NaClO溶液中浸泡1～3分钟，取出后在浓度1～2g/L的NaHSO4溶液中浸泡0.5～1分钟，以反应掉多余的NaClO；最后在热水中浸泡2～5分钟，完成对高透水性反渗透膜的制备。


3.根据权利要求1所述的高透水性反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚砜超滤膜以固液比1：(20～40)(g/mL)浸泡于体积分数20～30％的异丙醇水溶液中，浸泡12～24小时后，用水冲洗膜表面，以去除聚砜超滤膜表面残留的异丙醇，沥干水分，获得清洗后的聚砜超滤膜；
(2)以150～290mLIsoparG为溶剂，在室温下溶解6～9g均苯三甲酰氯，搅拌3～4小时，获得有机相溶液；将介孔硅按照0.1～0.5wt％的添加量加入到上述有机相溶液中，搅拌均匀后超声振荡10～20分钟，获得含介孔有机硅的有机相溶液；以150～250mL水为溶剂，在室温下溶解6～9g间苯二胺，搅拌0.5～1小时，获得水相溶液；
(3)将清洗后的聚砜超滤膜用防水胶带粘于玻璃板表面，接着将玻璃板首先浸入到水相溶液中浸泡2～3分钟，清洗后的聚砜超滤膜和水相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，取出后用氮气迅速吹去聚砜超滤膜表面多余的水溶液；再将其放到含介孔有机硅的有机相溶液中浸泡1～1.5分钟，清洗后的聚砜超滤膜和含介孔有机硅的有机相溶液的固液比为1：(10～20)(g/mL)，通过界面聚合反应使聚砜超滤膜表面形成复合活性层；最后取出玻璃板，在空气中竖立晾干，获得形成初生态复合膜的玻璃板；
(4)将形成初生态复合膜的玻璃板在80～90℃的热水中浸泡2～4分钟，再用去离子水反复冲洗，去除未反应的单体和溶剂，得到形成反渗透复合膜的玻璃板；
(5)将反渗透复合膜从玻璃板上取下，将反渗透复合膜在浓度0.1～0.3g/L的NaClO溶液中浸泡1～3分钟，取出后在浓度1～2g/L的NaHSO4溶液中浸泡0.5～1分钟，以反应掉多余的NaClO；最后在热水中浸泡2～5分钟，完成对高透水性反渗透膜的制备。


4.根据权利要求3所述的高透水性反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述介孔硅为SBA-15介孔硅。


5.根据权利要求3所述的高透水性反渗透...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁水英，
申请(专利权)人：丁水英，
类型：发明
国别省市：湖北;42