一种高强度抗污染层复合反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度抗污染层复合反渗透膜及其制备方法。该复合反渗透膜包括无纺布层、多孔性支撑层和聚酰胺致密层，并且在聚酰胺致密层表面上有依次涂覆ＰＶＡ溶液和含有交联剂及催化剂的溶液、然后再高温交联形成的高交联度的ＰＶＡ抗污染层。本发明专利技术通过在现有反渗透膜聚酰胺致密层表面构筑高交联度的ＰＶＡ抗污染层，增加了抗污染层与聚酰胺致密层之间的作用力，提高了ＰＶＡ抗污染层的强度，从而提高了反渗透膜的抗水冲刷和溶解的性能，提高了其抗污染的能力，延长了抗污染复合反渗透膜的使用寿命。本发明专利技术所提供的复合反渗透膜还具有易于制备和操作，高水渗透性和高盐阻滞率的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高水渗透性和高盐阻滞率的高强度抗污染层复合反渗透膜及其制备 方法，属于水处理

技术介绍
反渗透是一项近几十年发展起来的高效液体膜分离技术。该技术因为具有净化率高，成 本低等优点，目前已被广泛应用于海水淡化、废水处理、硬水软化、饮用水纯化等
。随着膜技术的发展，其潜在应用领域将会不断扩大。膜的污染问题是困扰膜应用的关键性问题。反渗透膜的污染将造成很大的经济损失，严 重阻碍了反渗透膜的推广应用。PVA (即聚乙烯醇)是一种抗污染性能良好的水溶性高分子 材料。有资料表明把PVA涂覆于反渗透膜的表层增强了反渗透膜的抗污染性能，而对反渗透 膜的其他性能影响不大(例如US6177011， US6413425， CN101130444， CN1923348)。但是， 由于PVA的水溶性好，涂覆于反渗透膜外表层的PVA因为与聚酰胺致密层的结合力较弱，在运 行过程中PVA很容易被水溶解而脱落，从而使反渗透膜失去抗污染的性能。专利申请 CN101130444采用在PVA溶液中加入一定浓度的交联剂和催化剂，然后涂覆于反渗透膜表面后 升温制备得到了有一定交联度的反渗透膜PVA防污层。这样制备出来的反渗透膜在一定程度 上提高了PVA防污层与聚酰胺致密层的结合力。值得说明的是，PVA是很容易交联的水溶性高 分子材料，把交联剂和催化剂都加入PVA溶液中，在确保涂覆于反渗透膜表面以前PVA不交联 的前提下，PVA溶液中的交联剂和催化剂必须控制在很低的浓度范围之内，这样制备出的PVA 防污层虽然有了一定的交联度，但是其交联度受PVA溶液中交联剂和催化剂浓度的影响很难 达到较高的水平。这样制备出来的低交联度的反渗透膜虽然提高了其PVA防污层承受水的冲 洗和溶解的能力，但是依然很难保证PVA防污层在反渗透膜的长期运行情况下被水长期冲洗 和溶解而不脱落。因此，如何研究和制备出高交联度PVA防污层的反渗透膜成为抗污染反渗 透膜研究的关键所在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供。本专利技术通过在聚酰胺致密层表面构筑高交联度的PVA抗污染层，增加了抗污染层与聚酰胺致密层之间的 作用力，提高了PVA抗污染层的强度，从而提高了反渗透膜的抗水冲刷和溶解的性能，提高 了其抗污染的能力，延长了膜的使用寿命。本专利技术的技术方案 一种高强度抗污染层复合反渗透膜，包括无纺布层、多孔性支撑层和聚酰胺致密层，其特点是在聚酰胺致密层表面上有依次涂覆PVA溶液和含有交联剂及催化剂的溶液、然后再高温交联形成的高交联度的PVA抗污染层。所述高交联度的PVA抗污染层，是用预先涂覆过含有PVA的A溶液的复合反渗透膜与含有 有机酸、无机酸或碱类催化剂和多官能团醛和/或多官能团酸和/或酸酐类交联剂的B溶液接 触后置于50 120°(]的烘箱中交联反应所得。所述含有PVA的A溶液是聚合度为400 2600、醇解度为75 99%的聚乙烯醇水溶液。所述的多官能团醛和/或多官能团酸和/或酸酐类交联剂为戊二醛、丁二醛、己二醛、柠 檬酸、硼酸、马来酸酐、马来酸、草酸中的任意一种或几种的混合物。所述的有机酸、无机酸或碱类催化剂为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸中的任意一种或几种的 混合物，盐酸、硫酸、磷酸中的任意一种或几种的混合物，或者氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸 钠、碳酸氢钠中的任意一种或几种的混合物。上述高强度抗污染层复合反渗透膜的制备方法为将形成聚酰胺致密层的支撑膜与含有 PVA的A溶液接触3s 60s，再与含有催化剂和交联剂的B溶液接触3s 60s，随后放入50 12(fC的烘箱中交联反应2 60min，即得高强度抗污染层复合反渗透膜。所述含有PVA的A溶液的配制方法为取聚合度和/或醇解度不同的聚乙烯醇中的一种或 几种溶解于水中，其在水溶液中的总重量浓度为0.05% 10%，加热到60 95°(]，搅拌至完全 溶解后即得。所述B溶液的配制方法为取交联剂溶解于水和/或醇和/或酮类溶剂中，交联剂在溶液中的总重量浓度为0.05 30%;再取催化剂溶解于其中，催化剂在溶液中的总重量浓度为0. 05 30%，搅拌均匀后即得。配制B溶液所用的溶剂为水、乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮中的一种或几种。 本专利技术所制得的高强度抗污染层复合反渗透膜，在2000ppmNaCl水溶液、225psi操作压力、温度25。C、 PH值6. 5 7. 5的测试条件下，NaCl截留率在98. 3%以上，水渗透通量在15gfd以上。与现有技术相比，本专利技术通过在现有反渗透膜聚酰胺致密层表面构筑经依次涂覆PVA溶 液和含有交联剂、催化剂的溶液，然后再高温交联而成的高交联度的PVA抗污染层，增加了5抗污染层与聚酰胺致密层之间的作用力，提高了PVA抗污染层的强度，从而提高了反渗透膜 的抗水冲刷和溶解的性能，提高了其抗污染的能力，延长了抗污染复合反渗透膜的使用寿命 。本专利技术所提供的复合反渗透膜还具有易于制备和操作，高水渗透性和高盐阻滞率的特点。 附图说明图l为实施例2所制得的高强度抗污染层复合反渗透膜样品经7(A]热水处理lh后的膜表面 电镜图2为比较例2所制得的抗污染复合反渗透膜样品经7(A]热水处理lh后的膜表面电镜图。 图3为比较例3所制得的抗污染复合反渗透膜样品经7(A]热水处理lh后的膜表面电镜图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明，但不作为对本专利技术的限制。 实施例l:按以下步骤制备复合反渗透膜(1) A溶液的配制称取3. 75g聚合度为2600、醇解度为99%的PVA溶解于1496. 25g水中 ，加热到95°(]，搅拌至完全溶解后即得0.25X的PVA溶液。(2) B溶液的配制称取32.0g戊二醛、40.0g盐酸溶解于328.0g水中，搅拌均匀后即得 8%戊二醛、10%盐酸混合溶液。(3) 将外表聚合有聚酰胺致密层的聚砜支撑膜与A溶液接触5s，除去多余的溶液，在聚 酰胺表面形成PVA层；然后将这种聚砜支撑层与B溶液接触5s，随后放入8(TC的烘箱中交联反 应10分钟，得到高强度抗污染层复合反渗透膜。取膜片在错流式膜片检测台上测试，在2000卯mNaCl水溶液、225psi操作压力、温度25 °C、 PH值6. 5 7. 5的测试条件下测试，所得结果见表一。 实施例2:按以下步骤制备复合反渗透膜(1) A溶液的配制同实施例l。(2) B溶液的配制同实施例l。(3) 将外表聚合有聚酰胺致密层的聚砜支撑膜与A溶液接触10s，除去多余的溶液，在 聚酰胺表面形成PVA层；然后将这种聚砜支撑层与B溶液接触5s，随后放入8(TC的烘箱中交联 反应10分钟，得到高强度抗污染层复合反渗透膜。取膜片在错流式膜片检测台上测试，在2000卯mNaCl水溶液、225psi操作压力、温度25 °C、 PH值6. 5 7. 5的测试条件下测试，所得结果见表一。 实施例3:按以下步骤制备复合反渗透膜 (1) A溶液的配制同实施例l。6(2) B溶液的配制同实施例l。(3) 将外表聚合有聚酰胺致密层的聚砜支撑膜与A溶液接触20s，除去多余的溶液，在 聚酰胺表面形成PVA层；然后将这种聚砜支撑层与B溶液接触5s，随后放入8(TC的烘箱中交联 反应10分钟，得到高强度抗污染层复合反渗透膜。取膜片在错流式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度抗污染层复合反渗透膜，包括无纺布层、多孔性支撑层和聚酰胺致密层，其特征在于：在聚酰胺致密层表面上有依次涂覆ＰＶＡ溶液和含有交联剂及催化剂的溶液、然后再高温交联形成的高交联度的ＰＶＡ抗污染层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金焱，吴宗策，徐坚，徐强强，赵宁，邹昊，
申请(专利权)人：北京时代沃顿科技有限公司，中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]