一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及膜分离技术领域，特别是关于一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法，本发明专利技术以聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物制备多孔支撑层，在多孔支撑层上形成聚酰胺薄膜后，对其进行后处理，制造抗菌复合反渗透膜，不仅耐氯性能、抗污染性能优异，大大延长了使用寿命，且水通量大，运行效率高，具有较高的盐截留率，在抗菌性能方面具有较高的表现，适宜规模化推广和生产。适宜规模化推广和生产。适宜规模化推广和生产。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及膜分离
，特别是关于一种抗菌复合反渗透膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪，人类面临着水污染、淡水资源短缺的严峻问题，为了解决这些问题，膜分离技术受到人们的广泛关注。膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤、反渗透以及正渗透和减压渗透等，其中，反渗透技术工艺简单、能耗低、处理量大、分离效率高，因而其应用范围从最初的海水及苦咸水淡化开始，逐渐扩展到废水处理、浓缩分离、超纯水制备以及饮用水净化等众多领域，食品、医药等领域也得到广泛应用，并已取得了很好的经济和社会效益。
[0003]反渗透膜分离是利用渗透的逆过程，在压力推动下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶剂与溶质分开的膜分离过程。目前常用的反渗透膜为醋酸纤维素膜、聚酰胺膜等，其中，聚酰胺是目前应用最为广泛的反渗透膜。聚酰胺复合渗透膜是以多孔膜为支撑层，通过多元胺和多元酰氯之间界面聚合反应制得的，具有渗透通量大、选择分离性能好等优点。但是，聚酰胺类复合反渗透膜的耐氯抗氧化性能差，这就要求严格控制反渗透进水中游离余氯的浓度，对预处理提出了很高的要求，导致运行成本增加。同时，聚酰胺复合反渗透膜在使用过程中污染的控制与清洗，也需要严格控制使用含氯杀菌剂。这些均严重制约了聚酰胺复合反渗透膜的推广应用，尤其是在高污染水处理、水回用以及化工分离等领域中的应用。此外，膜污染问题也限制了其推广应用，因膜污染会导致膜的渗透通量显著下降，系统的生产效率降低、运行成本和能耗增加，还将导致系统的频繁清洗、装置不能正常运转、膜的截留率特性严重劣化、产水水质变差、膜寿命降低和膜的频繁更换。因而，提高现有反渗透膜的抗菌和耐氧化性能、抗污染能力，提高复合反渗透运行效率、延长其使用寿命具有重大的意义。
[0004]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0005]为解决反渗透膜存在的上述问题，本专利技术以聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物制备多孔支撑层，在多孔支撑层上形成聚酰胺薄膜后，对其进行后处理，制造抗菌复合反渗透膜，不仅耐氯性能、抗污染性能优异，大大延长了使用寿命，且水通量大，运行效率高，具有较高的盐截留率，在抗菌性能方面具有较高的表现，适宜规模化推广和生产。
[0006]本专利技术的第一方面涉及一种抗菌复合反渗透膜，包括；
[0007]无纺布基层，为选自聚酯无纺布、聚丙烯无纺布或聚乙烯无纺布中的一种，其厚度为110～150μm；
[0008]多孔支撑层，为聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物经热致相分离法在无纺布基层上形成的复合微孔膜，其厚度为30～40μm；以及
[0009]分离层，为芳杂环多元胺化合物、三官能酰氯化合物界面聚合在多孔支撑层上，然后经甲醛、酸性溶液处理，咪唑-4,5-二羧酸接枝改性得到的聚酰胺膜，其厚度为0.2～0.5μm。
[0010]本专利技术所述抗菌复合反渗透膜，其中，无纺布基层具有较高的机械强度，较低的热收缩率和良好的耐化学稳定性，多孔支撑层，其表面平整光滑，孔径分布均匀，具有一定的亲水性，耐酸碱、有机溶剂性能好，有利于分离层均匀的界面聚合在膜表面；分离层具有较高的耐氯性能、抗污染性能，盐截留率高，且聚酰胺分子中含有咪唑基团，使其具有优异的抗菌性能。
[0011]在一个具体实施方案中，所述的聚乙烯醇的重均分子量为180000～200000，醇解度为87～89％。
[0012]在一个具体实施方案中，所述的聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物的接枝率为18～25％。
[0013]在一个具体实施方案中，所述的芳杂环多元胺化合物为含苯并咪唑环的二元胺或三元胺，优选为1H-4,7-二氨基苯并咪唑、1H-5,6-二氨基苯并咪唑或1H-2,6-二氨基苯并咪唑。
[0014]在一个具体实施方案中，所述的三官能酰氯化合物为戊三酰氯、环戊烷三酰氯、均苯三甲酰氯中的一种。
[0015]本专利技术的第二方面，提供一种制备第一方面所述抗菌复合反渗透膜的方法，包括：
[0016]1)将聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物加入到稀释剂中，高温熔融获得铸膜液，将其倒入无纺布基层上进行刮膜，经热致相分离法在无纺布基层上形成多孔支撑层；
[0017]2)将多孔支撑层与含有芳杂环多元胺化合物的水相溶液接触40～60s，接着与含有多官能酰氯的油相溶液接触60～80s，在50～60℃下保温6～7min形成聚酰胺膜，然后利用有机酸/甲醛溶液处理，咪唑-4,5-二羧酸接枝改性，再然后经活性氯处理即得抗菌复合反渗透膜。
[0018]本专利技术提供的抗菌复合反渗透膜的制备方法，首先在无纺布基层上刮制成聚醚砜/聚乙烯醇多孔支撑层，然后经界面聚合使多孔支撑层表面聚合聚酰胺分离层，并通过甲醛、酸性溶液处理、咪唑羧酸接枝反应，制得抗菌复合反渗透膜，具有工艺路线简洁、生产周期短、无污染、能耗小、成本低、易成型的特点，制得的膜不仅耐氯性能、抗污染性能优异，使用寿命长，聚醚砜接枝聚乙烯醇共混膜支撑层和聚酰胺的协同作用，使反渗透膜亲水性高、水通量大，具有较高的盐截留率，且在力学性能、抗菌性能方面表现优异。
[0019]在一个具体实施方案中，第二方面所述制备抗菌复合反渗透膜过程中，多孔支撑层具体经由下述方法制备得到：
[0020]1)将二烯丙基双酚硫、4,4-二羟基二苯砜、二氟二苯砜加入到5～7重量倍的溶剂中，加入混合溶液重量3～5％的无水碳酸钾，升高温度至160～170℃，搅拌反应6～8h，反应完后，将溶液倒入去离子水中，并不断搅拌，除去未反应的单体及溶剂，过滤，产物依次经水洗、乙醇洗5～8次，干燥得聚醚砜；
[0021]2)将巯基乙酸、聚乙烯醇、乙酸加入到9～10重量倍的甲苯中，通入氮气，120～130℃下搅拌反应6～8h，将产物加入到0～4℃的乙醚中沉淀，过滤、干燥，即得疏基化聚乙烯醇；
[0022]3)将1重量份的聚醚砜、0.2～0.3重量份的疏基化聚乙烯醇加入到30～35重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，加入0.05～0.1重量份的4-甲氧基-2-苯基苯乙酮，常温下搅拌30～50min，紫外光照射反应10～15min，将溶液倒入去离子水中，得到沉淀，过滤，再用乙醇抽提12～24h，干燥得到聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物；
[0023]4)将20～25重量份的聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物加入到75～80重量份的稀释剂中，搅拌均匀，在110～120℃下保温2～3.5h，获得铸膜液，将铸膜液倒入无纺布基膜上进行刮膜，然后将其浸没于凝固浴中8～24h，期间每3～4h换一次凝固浴，将得到的膜用去离子水清洗5～8次，然后65～70℃下干燥至少6h，得到聚醚砜接枝聚乙烯醇膜支撑层。
[0024]经本专利技术所述方法，聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物经热致相分离法在无纺布基层上形成一层支撑层，该方法操作简单，聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌复合反渗透膜，其特征在于，包括：无纺布基层，为选自聚酯无纺布、聚丙烯无纺布或聚乙烯无纺布中的一种，其厚度为110～150μm；多孔支撑层，为聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物经热致相分离法在无纺布基层上形成的复合微孔膜，其厚度为30～40μm；以及分离层，为芳杂环多元胺化合物、三官能酰氯化合物界面聚合在多孔支撑层上，然后经甲醛、酸性溶液处理，咪唑-4,5-二羧酸接枝改性得到的聚酰胺膜，其厚度为0.2～0.5μm。2.根据权利要求1所述抗菌复合反渗透膜，其特征在于，聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物的接枝率为18～25％。3.根据权利要求1或2所述抗菌复合反渗透膜，其特征在于，芳杂环多元胺化合物为含苯并咪唑环的二元胺或三元胺，优选为1H-4,7-二氨基苯并咪唑、1H-5,6-二氨基苯并咪唑或1H-2,6-二氨基苯并咪唑。4.根据权利要求1～3任一项所述抗菌复合反渗透膜，其特征在于，三官能酰氯化合物为戊三酰氯、环戊烷三酰氯、均苯三甲酰氯中的一种。5.权利要求1～4任一项所述抗菌复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚醚砜/聚乙烯醇接枝共聚物加入到稀释剂中，高温熔融获得铸膜液，将其倒入无纺布基层上进行刮膜，经热致相分离法在无纺布基层上形成多孔支撑层；2)将多孔支撑层与含有芳杂环多元胺化合物的水相溶液接触40～60s，接着与含有多官能酰氯的油相溶液接触60～80s，在50～60℃下保温6～7min形成聚酰胺膜，然后利用有机酸/甲醛溶液处理，咪唑-4,5-二羧酸接枝改性，再然后经活性氯处理即得抗菌复合反渗透膜。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，多孔支撑层具体经由下述方法制备得到：1)将二烯丙基双酚硫、4,4-二羟基二苯砜、二氟二苯砜加入到5～7重量倍的溶剂中，加入混合溶液重量3～5％的无水碳酸钾，升高温度至160～170℃，搅拌反应6～8h，反应完后，将溶液倒入去离子水中，并不断搅拌，除去未反应的单体及溶剂，过滤，产物依次经水洗、乙醇洗5～8次，干燥得聚醚砜；2)将巯基乙酸、聚乙烯醇、乙酸加入到9～10重量倍的甲苯中，通入氮气，120～130℃下搅拌反应6～8h，将产物加入到0～4℃的乙醚中沉淀，过滤、干燥，即得疏基化聚乙烯醇；3)将1重量份的聚醚砜、0.2～0.3重量份的疏基化聚乙烯醇加入到30～35重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，加入0.05～...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：嘉兴市爵拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：