一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法。该方法以多孔超滤膜为基膜，以水相单体与与油相单体为反应物，通过引入金属氧化物和精确调控过程参数的方式，控制界面聚合反应，制备出交联度高、通量高、抗污染的反渗透膜。本发明专利技术所制备的反渗透膜该反渗透膜对盐离子的截留性能较好，运行稳定，抗污染性能好，在苦咸水的脱盐中有较大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法
本专利技术涉及反渗透膜
，尤其是一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法。
技术介绍
我国是个水资源短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，且分布不均，尤其是在北方干旱、半干旱的地区，地下苦咸水是唯一的水源，缺水形势更为严峻。因此，积极推进苦咸水淡化成为了有效缓解水资源供需矛盾的重要途径。反渗透又称逆渗透，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜过程，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97－98％），具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，在苦咸水淡化方面有着极大地优势。目前，常规的苦咸水反渗透膜为芳香聚酰亚胺膜，具有通量大、脱盐率高等优点，但不耐污染和抗氧化性能较差等问题的存在，使得其经济性有待进一步提高。针对这一问题，许多研究者们做了大量工作，探究制备有抗污染、耐腐蚀、耐氯氧化、高水通量、高脱盐率等特殊膜性能反渗透复合膜的方法。将无机颗粒填充到到聚酰胺反渗透膜本体中制备反渗透复合膜是提高膜抗污染性能的重要手段之一。在制备反渗透膜的过程中，由于部分纳米金属氧化物具有相应的材料特性，通过在界面聚合过程中加入的方式将无机金属氧化物掺杂于有机材料中，从而拓宽反渗透膜的功能，提高其水通量和抗污染性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，通过在分离膜层中引入纳米金属氧化物的方式，以提高分离膜层的水通量和抗污染能力，并精确调控成膜的过程参数，从而制备完整无缺陷的反渗透复合膜。一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，包括如下步骤：步骤1、将金属的醇盐和溶剂按照质量比为1:（2～10）混合搅拌，以酸性物质作为抑制剂，再加入去离子水，其中金属的醇盐和去离子水的质量比为0.05～0.5:1，反应30～60min，制备得到透明的溶胶，溶胶经陈化转变为凝胶，最后通过干燥、烧结制备得到纳米结构的金属氧化物；步骤2、将步骤1所得的金属氧化物分散到正己烷中，分散均匀后，将其中加入油相单体，制备得到油相反应液；步骤3、将水相单体溶于去离子水中，用氢氧化钠作为酸接受剂调节水相pH值，制备得到水相反应液；步骤4、先将湿态的基膜的上表面浸入水相反应液中60～180s，排出多余的水溶液，然后将此膜与油相反应液反应30～90s，再经热处理和去离子水漂洗得到反渗透复合膜。优选地，步骤1中反应温度是60～70℃；陈化过程的时间在40h以上，陈化温度为15～40℃。优选地，步骤1中的干燥温度为50～90℃，干燥时间为20～40h；烧结温度为300～600℃，煅烧时间为2～5h。1中得到的金属氧化物的表面经过羧基修饰处理。[H1]优选地，羧基修饰处理是指表面3,4-二羟基苯甲酸改性处理。优选地，步骤1中所述的酸性物质为盐酸、硝酸、醋酸或草酸。优选地，所述的金属醇盐为钛盐、铝盐或者锆盐；更优选是钛酸异丙酯或者正丙醇锆。优选地，步骤2中油相单体为均苯三甲酰氯（TMC）、间苯二甲酰氯（IPC）、邻苯二甲酰氯（OPC）或对苯二甲酰氯（TPC）。优选地，步骤2中油相单体浓度为0.01～0.5wt%；金属氧化物浓度为0.005-0.02wt%。优选地，步骤2中所述金属氧化物颗粒通过超声均匀分散在油相中。优选地，步骤3中水相单体为间苯二胺（MPD）、N,N-二甲基间苯二胺（DMMPD）、间苯二胺-5-磺酸（SMPD）、邻苯二胺（OPD）或对苯二胺（PPD）。优选地，步骤3中水相单体的浓度为0.1-5wt%。优选地，步骤4中基膜多孔超滤膜，材质为聚砜或聚醚砜，平均孔径为5～20nm。优选地，步骤4中热处理是恒温温度为50～90℃，保温时间为2～10min。由上述方法制备得到的反渗透膜。上述的反渗透膜在苦咸水淡化中的应用。优选地，所述的苦咸水中含有钠、钙、镁、氯、硝酸根或者硫酸根离子。优选地，所述的苦咸水的SDI指数小于5，COD小于3ppm。优选地，所述的反渗透膜用于提高脱盐过程的耐污染性和截留率。有益效果本专利技术通过引入金属氧化物和精确调控过程参数的方式，控制界面聚合反应，制备出完整无缺陷、交联度高的反渗透膜，同时，利用金属氧化物的特性提高分离膜层的水通量和抗污染能力。通过对金属氧化物的表面羧基化改性处理，使其带有负电荷，能够有效地使在界面聚合的过程中与水相中带有正电荷的胺类单体形成静电自组装，提高金属氧化物在聚合物表面的相容性，提高金属氧化物的负载强度，在长期运行过程中保持了反渗透膜的耐污染性，并提高膜的截留率。该反渗透膜在苦咸水淡化过程中表现良好，水渗透率为30L/(m2•h)以上，脱盐率98.0以上%。附图说明图1是本专利技术实施例1制备得到的反渗透膜的表面SEM照片。图2是本专利技术实施例1制备得到的反渗透膜的断面SEM照片。图3是反渗透膜在苦咸水淡化过程中的运行通量曲线。图4是反渗透膜在苦咸水淡化过程中的盐截留率对比图。具体实施方式实施例1钛酸异丙酯、二乙醇胺、异丙醇、硝酸（60%浓度）、去离子水按照质量比为1:0.3:2:0.2：10的比例，采用聚合溶胶路线合成二氧化钛溶胶，于25℃下陈化70h，陈化后，60℃下烘干20h，研磨得到粉末，在500℃下热处理2h，得到二氧化钛粉体。水相组成为：1.2wt%间苯二胺、0.8wt%氨基葡萄糖和0.1wt%十二烷基硫酸钠，用氢氧化钠调节pH=l2;油相为0.005wt%二氧化钛粉体、0.2wt%的TMC溶于正己烷中配成；使聚砜基膜浸入水相溶液中，时间3min；沥去多余水溶液，与油相进行反应60s；沥去油相，并在空气中于燥5min；在鼓风干燥箱中千85°C热处理10min；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。实施例2钛酸异丙酯、二乙醇胺、异丙醇、硝酸（60%浓度）、去离子水按照质量比为1:0.3:10:0.2：12的比例，采用聚合溶胶路线合成二氧化钛溶胶，于25℃下陈化70h，陈化后，60℃下烘干24h，研磨得到粉末，在500℃下热处理2h，得到二氧化钛粉体。水相组成为：1.2wt%间苯二胺、0.8wt%氨基葡萄糖和0.1wt%十二烷基硫酸钠，用氢氧化钠调节pH=l2;油相为0.005wt%二氧化钛粉体、0.1wt%的TMC溶于正己烷中配成；使聚砜基膜浸入水相溶液中，时间3min；沥去多余水溶液，与油相进行反应60s；沥去油相，并在空气中于燥5min；在鼓风干燥箱中千85°C热处理10min；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。实施例3正丙醇锆、乙酰丙酮、正丙醇、硝酸（60%浓度）、去离子水按照质量比为1:0.2:10:0.2：12的比例，采用聚合溶胶路线合成二氧化锆溶胶，于25℃下陈化70h，陈化后，60℃下烘干20h，研磨得到粉末，在350℃下热处理3h，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、将金属的醇盐和溶剂按照质量比为1:（2～10）混合搅拌，以酸性物质作为抑制剂，再加入去离子水，其中金属的醇盐和去离子水的质量比为0.05～0.5:1，反应30～60min，制备得到透明的溶胶，溶胶经陈化转变为凝胶，最后通过干燥、烧结制备得到纳米结构的金属氧化物；/n步骤2、将步骤1所得的金属氧化物分散到正己烷中，分散均匀后，将其中加入油相单体，制备得到油相反应液；/n步骤3、将水相单体溶于去离子水中，用氢氧化钠作为酸接受剂调节水相pH值，制备得到水相反应液；/n步骤4、先将湿态的基膜的上表面浸入水相反应液中60～180 s，排出多余的水溶液，然后将此膜与油相反应液反应30～90 s，再经热处理和去离子水漂洗得到反渗透复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将金属的醇盐和溶剂按照质量比为1:（2～10）混合搅拌，以酸性物质作为抑制剂，再加入去离子水，其中金属的醇盐和去离子水的质量比为0.05～0.5:1，反应30～60min，制备得到透明的溶胶，溶胶经陈化转变为凝胶，最后通过干燥、烧结制备得到纳米结构的金属氧化物；
步骤2、将步骤1所得的金属氧化物分散到正己烷中，分散均匀后，将其中加入油相单体，制备得到油相反应液；
步骤3、将水相单体溶于去离子水中，用氢氧化钠作为酸接受剂调节水相pH值，制备得到水相反应液；
步骤4、先将湿态的基膜的上表面浸入水相反应液中60～180s，排出多余的水溶液，然后将此膜与油相反应液反应30～90s，再经热处理和去离子水漂洗得到反渗透复合膜。


2.根据权利要求1所述的用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，步骤1中反应温度是60～70℃；陈化过程的时间在40h以上，陈化温度为15～40℃；步骤1中的干燥温度为50～90℃，干燥时间为20～40h；烧结温度为300～600℃，煅烧时间为2～5h。


3.根据权利要求1所述的用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，步骤1中得到的金属氧化物的表面经过羧基修饰处理；羧基修饰处理是指表面3,4-二羟基苯甲酸改性处理。


4.根据权利要求1所述的用于苦咸水淡化的反渗透膜制备方法，其特征在于，在一个实施方式中，步骤1中所述的酸性物质为盐酸、硝酸、醋酸或草酸；所述的金属醇盐为钛盐、铝盐或者锆盐；...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文博，林丹丹，秦泗光，吴正雷，杨晓明，曹恒霞，王肖虎，范克银，
申请(专利权)人：江苏久吾高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32