一种复合反渗透膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合反渗透膜及其制备方法，以及由该制备方法制备得到的复合反渗透膜及其在水处理领域中的应用。该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其中，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。本发明专利技术提供的复合反渗透膜不仅具有较高的透水性，还具有较高的截盐率，而且其制备方法简单，极具工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合反渗透膜及其制备方法，以及该复合反渗透膜在水处理领域中的应用。
技术介绍
膜分离是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术的核心就是分离膜。对于多孔膜来说，根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。其中，反渗透膜因具有对有机小分子和无机盐离子的良好分离性能、安全、环保、易操作等优点而成为水处理的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜的主要应用在于海水及苦咸水淡化、硬水软化、中水回收、工业废水处理以及超纯水制备等领域。目前，市场的主流产品是采取界面聚合的方式，将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。通常的工艺过程，在US4277344中有详细介绍。该类反渗透膜产品不仅具有较高的截盐率，还具有透水性良好、耐pH范围宽(2～12)以及操作压力低等优点。随着工业的迅速发展，对反渗透膜的要求也越来越高。针对不同的应用领域，研究者们相继开发出耐污染、耐氯、耐溶剂和耐酸碱型反渗透膜产品。此外，研究者们还致力于开发出高透水性的反渗透膜产品，这样可以达到在运行过程中降低压力，节约能源的效果。提高反渗透复合膜的透水性通常有两种方法：(1)在界面聚合过程中加入特殊助剂；(2)通过后处理改性。CN1210093C描述了在界面聚合过程中，向有机相中加入磷酸三苯酯类含磷的有机化合物，来提高复合膜的水通量。US4950404描述了在界面聚合过程中，向水相中加入极性非质子溶剂和可选择的酸性接受体，以增加复合膜的水通量。与此类似地，US6024873、US5989426、US5843351、US5733602、US5614099和US5576057描述了在界面聚合过程中，向水相或者有机相中加入相应的醇、醚、酮、酯、卤代烃类、含氮类化合物以及含硫类化合物。通过后处理方式来提高复合膜的透水性也有很多报道。例如，US5876602报道了用一种水溶性氯化物处理聚酰胺复合膜，以提高水通量，减少盐的通过。US5755964描述了用一类氨溶液处理聚酰胺层，来提高膜的透水性。此外，Cadotte在US4765897中描述了通过强无机酸来处理聚酰胺复合膜表面，来提高膜的水通量。以上这些方法大多数都是在牺牲复合膜截盐率的前提下，来达到提高膜透水性的目的。因此，开发一种在不影响复合膜截盐效果的前提下，来提高复合膜水通量的方法，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的反渗透膜的透水性或截盐率较差的缺陷，而提供一种复合反渗透膜及其制备方法，以及该复合反渗透膜在水处理领域中的应用，本专利技术提供的复合反渗透膜既具有良好的透水性，又具有较好的截盐率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种复合反渗透膜，该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其中，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。本专利技术还提供了一种复合反渗透膜的制备方法，该方法包括：将聚砜多孔支撑层与含有多元胺的水相以及含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相混合接触并发生界面聚合反应。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的复合反渗透膜。本专利技术还提供了上述复合反渗透膜及由上述方法制备得到的复合反渗透膜在水处理领域中的应用。本专利技术的专利技术人经过深入的研究发现，复合反渗透膜经磺酸酯类化合物处理，通过亲核反应将磺酸基支化到反渗透膜表面，一方面，磺酸酯类化合物的加入改变了复合反渗透膜的表面形貌，形成较大且连续的叶片结构，这种结构增大了叶片与水的接触面积，从而提高了膜的透水性；另一方面，磺酸酯类化合物的加入不但提高了反渗透膜的力学性能，而且也增大了其对无机盐和有机小分子的截留性能。因此，本专利技术提供的复合反渗透膜不仅具有较高的透水性(水通量)，还具有较高的截盐率，而且其制备方法简单，极具工业应用前景。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的实施例1制备的复合反渗透膜的SEM扫描电镜图；图2是根据对比例1制备的复合反渗透膜的SEM扫描电镜图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种复合反渗透膜，该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其中，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。根据本专利技术，在制备所述分离层的过程中，多元胺、多元酰氯和磺酸酯类化合物的用量的重量比可以为2-1000：0.1-100：1。根据本专利技术，对所述磺酸酯类化合物的种类没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如可以为1,3-丙基磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯、1,8-萘磺酸内酯、甲基磺酸甲酯、甲基磺酸乙酯、甲磺酸正丁酯、对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸异丙酯、对甲苯磺酸正丁酯、苯磺酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸异丙酯、苯磺酸正丁酯、2,2,2-三氟乙基甲磺酸酯、1,1'-联萘-2,2'-二酚双(三氟甲烷磺酸酯)、三乙基硅基三氟甲磺酸酯、1-苯基-1,2-乙二醇-2-对甲苯磺酸酯、(R)-缩水甘油对甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基对甲苯磺酸酯、3-丁炔基对甲苯磺酸酯、3-氧杂环丁基对甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基对甲苯磺酸酯、(R)-缩水甘油基4-硝基苯磺酸酯、氧杂环丁烷-3-基甲磺酸酯、4-硝基苯酚三氟甲基磺酸酯和苯基三氟甲烷磺酸酯中的一种或多种，优选为1,3-丙基磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯和1,8-萘磺酸内酯中的一种或多种，更优选为1,3-丙基磺酸内酯和/或1,4-丁基磺酸内酯。根据本专利技术，本专利技术对所述多元胺的种类没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，可以为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、哌嗪和均苯三胺中的一种或多种，优选为间苯二胺。其中，所述含有多元胺的水相的溶剂可以为现有的各种能够将多元胺溶解的惰性液态物质，例如，可以为水或者水与醇、酮和醚中至少一种的混合物，优选为水。根据本专利技术，本专利技术对所述多元酰氯的种类没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，可以为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或多种，优选为均苯三甲酰氯。根据本专利技术，其中，所述含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相的溶剂可以为现有的各种能够将多元酰氯溶解的惰性液态物质，例如，可以为有机溶剂，优选地，可以为正己烷、十二烷、正庚烷、IsoparE、IsoparG、IsoparH、IsoparL和IsoparM中的一种或多种。根据本专利技术，在优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合反渗透膜，该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其特征在于，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。

【技术特征摘要】
1.一种复合反渗透膜，该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其特征在于，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。2.根据权利要求1所述的复合反渗透膜，其中，在制备所述分离层的过程中，多元胺、多元酰氯和磺酸酯类化合物的用量的重量比为2-1000：0.1-100：1。3.根据权利要求1或2所述的复合反渗透膜，其中，所述磺酸酯类化合物为1,3-丙基磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯、1,8-萘磺酸内酯、甲基磺酸甲酯、甲基磺酸乙酯、甲磺酸正丁酯、对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、对甲苯磺酸异丙酯、对甲苯磺酸正丁酯、苯磺酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸异丙酯、苯磺酸正丁酯、2,2,2-三氟乙基甲磺酸酯、1,1'-联萘-2,2'-二酚双(三氟甲烷磺酸酯)、三乙基硅基三氟甲磺酸酯、1-苯基-1,2-乙二醇-2-对甲苯磺酸酯、(R)-缩水甘油对甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基对甲苯磺酸酯、3-丁炔基对甲苯磺酸酯、3-氧杂环丁基对甲苯磺酸酯、2,2,2-三氟乙基三氟甲烷磺酸酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基对甲苯磺酸酯、(R)-缩水甘油基4-硝基苯磺酸酯、氧杂环丁烷-3-基甲磺酸酯、4-硝基苯酚三氟甲基磺酸酯和苯基三氟甲烷磺酸酯中的一种或多种，优选为1,3-丙基磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯和1,8-萘磺酸内酯中的一种或多种；所述多元胺为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、哌嗪和均苯三胺中的一种或多种，优选为间苯二胺；所述多元酰氯为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯和对苯二甲酰氯中的一种或多种，优选为均苯三甲酰氯。4.根据权利要求1所述的复合反渗透膜，其中，所述有机相的溶剂为
\t正己烷、十二烷、正庚烷、IsoparE、IsoparG、IsoparH、IsoparL和IsoparM中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的复合反渗透膜，其中，所述复合反渗透膜还包括位于支撑层另一个表面上的增强层，所述增强层为聚酯层、聚乙烯层和聚丙烯层中的一种或多种，优选为聚酯层。6.根据权利要求5所述的复合反渗透膜，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，刘轶群，潘国元，严昊，徐健，郭敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11