一种无支撑正渗透膜的制备方法技术

本发明专利技术属于环境工程领域，涉及到一种无支撑正渗透膜的制备方法。本发明专利技术利用聚乙烯醇高度亲水性及成膜性，与具备杀菌性及柔韧性的氧化石墨烯交联，并添加间苯二胺和苯三甲酰氯降低所制备正渗透膜的盐反向通量。本发明专利技术方法制备的正渗透膜厚度小于38微米，具有无支撑，高亲水，抗污染的特点，较好的解决了内浓差极化和膜污染问题，为制备正渗透膜开辟了一条新的途径，可促进正渗透膜分离技术的更广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境工程领域，涉及到。
技术介绍
水资源短缺已经上升为全球性危机，更是我国社会经济可持续发展的重要掣肘，将污水直接回用做饮用水是解决缺水问题的重要途径之一。膜分离技术常温操作、无相变、低能耗，是最有前途的再生饮用水技术之一。正渗透(Forward osmosis, F0)是仅依靠渗透压驱动的膜分离过程,水分子自发地通过半透膜从水化学势高的原料液部分渗透到水化学势低的汲取液部分，可用于从污水直接提取饮用水， 近年来已经呈现逐渐取代压力驱动型膜技术的趋势。与反渗透(Reserveosmosis, R0)相比，正渗透无需外加压力，更加节能；水回收率更高；无浓盐水排放,环境友好；膜污染更低。鉴于正渗透膜分离技术所具有的显著优势，研究者已经开展多角度、深层次的理论研究和实践探索，在食品、医药、能源，污水提纯及海水淡化领域有很多成功的尝试，饮用水稀缺条件下军队、紧急救援所用到的水合袋是正渗透商业化应用之一。采用界面聚合复合法制备具有超薄表层的分离膜是目前制备分离膜的最主要方法，该方法是在多孔基膜的基础上复合一层具有纳米孔径的超薄表层，完成基膜与分离功能层分别制备，可以采用不同材料制备基膜与分离层。目前唯一商品化的正渗透膜是美国HTI公司的三醋酸纤维素膜，由致密层和聚醋筛网支撑层组成，具有较高的盐截留率和水通量。但是浓差极化现象，尤其是在膜支撑层中存在严重的内浓差极化现象，导致膜两侧渗透压差大幅度降低，显著减少膜通量。内浓差极化已成为阻碍正渗透膜分离技术发展的一个障碍。另外，正渗透虽然膜污染较传统膜分离技术有所减轻，但所发生膜污染仍会造成通量降低和操作复杂化，并降低膜材料寿命。目前，针对正渗透膜内浓差极化现象，国内外进行了很多研究。研究表明，增大支撑层的孔径可以有效地减小内浓差极化对通量的影响，采用亲水性物质制备支撑层可以提高正渗透膜的抗污染性。另外有研究制备了双活性层正渗透膜，支撑层不直接与汲取液或者原料液接触，内浓差极化现象有所减小。但由于仍然采用支撑层加活性层的传统制膜模式，支撑层中发生内浓差极化不可避免，桎梏正渗透膜分离技术更广泛应用的瓶颈问题尚未得到解决。
技术实现思路
本专利技术提供了一种无支撑、高亲水、抗污染的正渗透膜制备方法，该方法制备正渗透膜，将使其在保持原有优势的基础上，能够延缓膜污染发生，并有效解决内浓差极化问题，提高能源利用率，解决正渗透应用瓶颈问题。实现本专利技术所述无支撑正渗透膜的制备方法的制备步骤如下:步骤1，配制原料:质量百分比为2.5%聚乙烯醇水溶液，质量百分比为1%间苯二胺水溶液，质量百分比为0.5%均苯三甲酰氯正己烷溶液，浓度为3.2mg/mL氧化石墨烯水溶液；步骤2:将步骤I制备的聚乙烯醇水溶液、间苯二胺水溶液和氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器，将容器置于60°C的恒温水浴中；待溶液被完全烘干，从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；其中，混合液中聚乙烯醇水溶液为28毫升，间苯二胺水溶液为7-28毫升，氧化石墨烯水溶液为7毫升；制膜容器为非亲水性的平底容器；步骤3:将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中不大于180秒，取出室温下干燥24小时，制备出无支撑正渗透膜。步骤I中的水溶液均需采用去离子水配制；作为优选，步骤2中的间苯二胺水溶液为7毫升；作为优选，步骤3中剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液的时间为90-150秒；本专利技术方法中制备的无支撑正渗透膜以聚乙烯醇为主要物质，聚乙烯醇具有高度亲水性、良好的耐污染性及成膜性，已成为越来越广泛应用的亲水性膜材料之一。氧化石墨烯具有一定的杀菌性，作为制膜材料可使无支撑正渗透膜具有一定的抗菌性和和抗污染性。间苯二胺和均苯三甲酰氯的加入有助于提高无支撑正渗透膜对盐的截留率。本专利技术方法制备的无支撑正渗透膜为对称膜，无活性层和支撑层分别；且所制备正渗透膜厚度小，仅在38微米以下。因此，采用该方法制备正渗透膜具有无支撑，高亲水，抗污染的特点，较好的解决了内浓差极化和膜污 染问题，为制备正渗透膜开辟了一条新的途径，可以用于污水处理，海水淡化，食品加工等领域。具体实施例方式以下各实施例中所制备无支撑正渗透膜测试时使用2摩尔每升的硫酸镁溶液作为汲取液，去离子水作为原料液。实施例1.步骤1.分别配制和制备浓度为2.5%的聚乙烯醇水溶液、1%的间苯二胺水溶液、0.5%的均苯三甲酰氯正己烷溶液和3.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液；步骤2.取28毫升聚乙烯醇水溶液、7毫升间苯二胺水溶液和7毫升氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器中，将容器置于60°C的恒温水浴中。等到溶液被完全烘干，即可从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；步骤3.将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中180秒，取出室温下干燥24小时，即可制备出无支撑正渗透膜。 正渗透膜测试结果为水通量3.5LMH，盐通量9.8gMH。实施例2.步骤1.分别配制和制备浓度为2.5%的聚乙烯醇水溶液、1%的间苯二胺水溶液、0.5%的均苯三甲酰氯正己烷溶液和3.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液；步骤2.取28毫升聚乙烯醇水溶液、14毫升间苯二胺水溶液和7毫升氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器中，将容器置于60°C的恒温水浴中。等到溶液被完全烘干，即可从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；步骤3.将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中180秒，取出室温下干燥24小时，即可制备出无支撑正渗透膜。正渗透膜测试结果为水通量3.4LMH，盐通量14.5gMH。实施例3.步骤1.分别配制和制备浓度为2.5%的聚乙烯醇水溶液、1%的间苯二胺水溶液、0.5%的均苯三甲酰氯正己烷溶液和3.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液；步骤2.取28毫升聚乙烯醇水溶液、21毫升间苯二胺水溶液和7毫升氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器中，将容器置于60°C的恒温水浴中。等到溶液被完全烘干，即可从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；步骤3.将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中180秒，取出室温下干燥24小时，即可制备出无支撑正渗透膜。正渗透膜测试结果为水通量3.1LMH,盐通量12.8gMH实施例4.步骤1.分别配制和制备浓度为2.5%的聚乙烯醇水溶液、1%的间苯二胺水溶液、0.5%的均苯三甲酰氯正己烷溶液和3.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液；步骤2.取28毫升聚乙烯醇水溶液、7毫升间苯二胺水溶液和7毫升氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器中，将容器置于60°C的恒温水浴中。等到溶液被完全烘干，即可从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；步骤3.将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中90秒，取出室温下干燥24小时，即可制备出无支撑正渗透膜。正渗透膜测试结果为水通量3.7LMH，盐通量17.5gMH 实施例5.步骤1.分别配制和制备浓度为2.5%的聚乙烯醇水溶液、1%的间苯二胺水溶液、0.5%的均苯三甲酰氯正己烷溶液和3.2mg/mL的氧化石墨烯水溶液；步骤2.取28毫升聚乙烯醇水溶液、7毫升间苯二胺水溶液和7毫升氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器中，将容器置于60°C的恒温水浴中。等到溶液被完全烘干，即可从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；步骤3.将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中120秒，取出室温下干燥24小时，即可制备出无支撑正渗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无支撑正渗透膜的制备方法，其特征在于以下步骤：步骤1，配制原料：质量百分比为2.5%聚乙烯醇水溶液，质量百分比为1%间苯二胺水溶液，质量百分比为0.5%均苯三甲酰氯正己烷溶液，浓度为3.2mg/mL氧化石墨烯水溶液；步骤2：将步骤1制备的聚乙烯醇水溶液、间苯二胺水溶液和氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器，将容器置于60℃的恒温水浴中；待溶液被完全烘干，从容器底部剥离出一张黑色的薄膜；其中，混合液中聚乙烯醇水溶液为28毫升，间苯二胺水溶液为7?28毫升，氧化石墨烯水溶液为7毫升；制膜容器为非亲水性的平底容器；步骤3：将剥离的薄膜浸入均苯三甲酰氯正己烷溶液中不大于180秒，取出室温下干燥24小时，制备出无支撑正渗透膜。

【技术特征摘要】
1.一种无支撑正渗透膜的制备方法，其特征在于以下步骤: 步骤1，配制原料:质量百分比为2.5%聚乙烯醇水溶液，质量百分比为1%间苯二胺水溶液，质量百分比为0.5%均苯三甲酰氯正己烷溶液，浓度为3.2mg/mL氧化石墨烯水溶液； 步骤2:将步骤I制备的聚乙烯醇水溶液、间苯二胺水溶液和氧化石墨烯水溶液混合均匀，倒入制膜容器，将容器置于60°C的恒温水浴中；待溶液被完全烘干，从容器底部剥离出一张黑色的薄膜； 其中，混合液中聚乙烯醇水溶液为28毫升，间苯二胺水溶液为7-28毫升，氧化石墨烯水溶液为7毫升；制膜容器为非亲水性的平底容器； 步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张捍民，李海军，杨凤林，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：