一种多层反渗透复合膜制造技术

本发明专利技术公开了一种多层反渗透复合膜，所述反渗透复合膜具有光引发聚合物保护层，包括起支撑作用的基础层、过渡层、分离层和保护层，所述过渡层位于所述基础层上，所述分离层位于所述过渡层上，所述保护层位于所述分离层上，所述保护层为由光引发聚合反应形成的三维网络结构。本发明专利技术提供的多层反渗透复合膜，在复合膜表面通过光引发聚合反应形成三维网状结构的保护层，在满足多层反渗透复合膜脱盐率和通量的条件下，不仅可有效保护复合膜分离层不受外界损伤和磨损，大幅提升了复合膜的使用寿命，还可有效提高复合膜的抗污染性能。

A multilayer reverse osmosis composite membrane

【技术实现步骤摘要】
一种多层反渗透复合膜
本专利技术属于膜科学
，具体涉及一种多层反渗透复合膜。
技术介绍
自从1981年聚酰胺类反渗透复合膜问世以来，聚酰胺化学就成为反渗透复合膜的标志性化学组成。尽管第一个关于聚酰胺反渗透膜的专利早已过了保护期，但是，迄今为止，以聚酰胺为核心的反渗透复合膜仍然是主流产品,关于如何在此基础上进行改进的研究仍十分活跃。Koehler等在2017年3月21日发布的美国专利USPat.No.9597642B2中描述了以聚酰胺为基础的含有非金属添加剂的反渗透复合膜。该专利系统地描述了非金属添加剂对聚酰胺反渗透复合膜性能的影响，在通量方面有所改善。但在截留率方面没有任何改善，反而低于纯的聚酰胺反渗透膜。Roy等在2018年2月20日发布的美国专利USPat.No.9895666报道了在两个1，3，5-苯三甲酰氯单元之间引入具有苯磺酸基、羧基、双键等官能团来改善聚酰胺反渗透膜的性能，但所得到的结果没有达到预期的效果；美国Tomlinson等在2017年4月11日发布的美国专利USPat.No.9616392中报道了企图用在聚酰胺反渗透膜表面引入偶氮苯和间位酰胺基苯酚来用来改进膜的分离性能，但事与愿违，实际得到还不如目前市场上主流的反渗透膜性能好；Na等在2017年2月28日发布的美国专利USPat.No.9579608中报道了在聚酰胺反渗透膜表面引入多元氨基功能化的线性高分子，其侧链带季铵盐、磺酸基和同时代有正电荷和负电荷的侧链，试图来改进聚酰胺反渗透膜的分离特性，但结果不尽人意。Gleason等在2017年3月21日发布的美国专利USPat.No.9598598中报道了用含有两性离子的接枝聚合物来修饰聚酰胺复合膜，发现在对膜的抗微生物污染有所改进，但在通量和截留率方面没有任何改进；Niu等在2017年5月2日发布的美国专利USPat.No.9636643中报道了用具有氨基保护基团的单体与均苯三甲酰氯界面聚合形成聚酰胺类反渗透复合膜。发现采用保护基团可以使用不同类型的氨基化合物作为聚合单体，虽然相较没有保护的间苯二胺单体，在化学方面有所不同，但对膜性能方面没有任何改进。在反渗透膜规模化生产的过程中,经界面聚合所得到的聚酰胺分离层是十分脆弱的,在膜组件的制备过程中,要把较坚硬的导流网放在较软的膜中间,难免对膜表面有不同程度的划伤,从而导致脱盐率下降。在使用过程中，流体中的颗粒物杂质也会对膜表面造成机械损伤和磨损。传统的办法是在室温下用聚乙烯醇水溶液涂在聚酰胺分离层表面，在高温下烘干固化，不仅导致了透过膜的水通量大幅度下降,而且随着时间的推移聚乙烯醇保护层逐渐流失,因为聚乙烯醇保护层是没有化学交联的，这些问题亟待解决。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种反渗透复合膜及其制备方法，可有效防止反渗透复合膜被流体中的较硬物质损伤或磨损，大幅增加了反渗透复合膜的使用寿命，同时具有较好的脱盐率和水通量。本专利技术提供一种多层反渗透复合膜，所述反渗透复合膜具有光引发聚合物保护层，包括基础层、过渡层、分离层和保护层，所述过渡层位于所述基础层上，所述分离层位于所述过渡层上，所述保护层位于所述分离层上，所述保护层为由光引发聚合反应形成的三维网络结构，且包括如下所示的交联结构：进一步地，所述保护层还包含如下三基交联结构：进一步地，所述保护层还包含如下六基交联结构：进一步地，所述保护层的高聚物还包含具有如下结构的端基：进一步地，所述保护层带正电荷或负电荷或不带电荷。进一步地，所述基础层的厚度范围为20-100微米，所述基础层为金属织布或无纺布，所述金属织布或无纺布由不锈钢或耐腐蚀的钛合金丝构成。进一步地，所述基础层为非金属织布或无纺布，所述非金属织布或无纺布是由玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、天然矿物纤维、有机高分子合成纤维或天然纤维的一种或多种构成。进一步地，所述过渡层的厚度范围为10-80微米，所述过渡层由多孔有机高分子、无机高分子和有机无机复合材料制成。进一步地，所述分离层的厚度不大于20纳米，所述分离层是由有机高分子、无机高分子、金属原子或离子通过共价键、离子键、配位键和金属键紧密结合排列而成，所述分离层的孔径范围不大于氯化钠中的钠离子和氯离子直径。另外，本专利技术还提供上述多层反渗透复合膜的制备方法，包括如下步骤：首先，在基础层上均匀地涂上一层过渡层溶液，经溶剂交换或温度变化或化学反应引起相变，过渡层溶液由液态转变为固态，在基础层上形成具有超滤膜分离性能的过渡层；其次，在过渡层上通过界面聚合反应形成可以截留小到氯化钠离子的致密分离层；最后，在所述的分离层上用光引发聚合反应涂上一层具有三维交联结构的保护层；所述过渡层溶液为含有聚砜、或聚醚砜、或聚醚酮、或石墨烯的有机高分子粘稠溶液；或者所述过渡层溶液为含有聚磷腈化合物、云母、氧化铝、硅藻土、硅酸盐粉末、玄武岩纤维或玻璃纤维中的一种的硅酸钠溶液，所述过渡层溶液与硫酸铜、重铬酸钾、硫酸铝钾、硫酸铬钾中的一种发生交联聚合反应形成所述过渡层；或者所述过渡层溶液为石墨烯、分子筛、有机硅高分子、聚丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯粘合剂中的一种；所述分离层是由间苯二胺与1，3，5-均苯三甲酰氯界面聚合而成；或所述分离层为致密醋酸纤维素涂层；或所述分离层是由涂覆含有反应活性的磺酸基聚砜的高分子溶液在所述的过渡层之上，在催化反应的条件下控制蒸发除掉溶剂的同时发生从液态到固态的相变后所得的致密涂层；或所述分离层由具有反应活性的单体在过渡层表面发生界面聚合反应而生成；或所述分离层是由金属溅射镀膜而成；或所述分离层是由铜、镍、银、钛等应金属离子在过渡层表面经电化学还原沉积而成；所述保护层是在分离层之上由光引发剂引发单官能团单体与多官能团单体聚合形成具有三维网状交联的涂层构成；所述光引发剂选自硫杂蒽酮类有机化合物、二苯甲酮类有机化合物、酰基磷氧化物类有机化合物、烷基苯酮类有机化合物、苯偶酰类有机化合物、苯偶酰类有机化合物、苯偶姻及衍生物类有机化合物和阳离子型有机盐中的一种或多种；所述硫杂蒽酮类有机化合物包括硫代丙氧基硫杂蒽酮和异丙基硫杂蒽酮；所述二苯甲酮类有机化合物选自二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、和米蚩酮中的一种或多种；所述酰基磷氧化物类有机化合物选自芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯中的一种或多种；所述烷基苯酮类有机化合物选自α，α-二乙氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮和α-胺烷基苯酮中的一种或多种；所述苯偶酰类有机化合物选自二苯基乙酮和α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮中的一种或多种；所述苯偶姻及衍生物类有机化合物选自安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚和安息香丁醚的一种或多种；所述阳离子型有机盐选自二芳基碘鎓盐、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐、异丙苯茂铁六氟磷酸盐、4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘鎓六氟磷酸盐、双2，6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛和氟化二苯基二茂钛中的一种或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层反渗透复合膜，其特征在于，所述反渗透复合膜具有光引发聚合物保护层，包括起支撑作用的基础层、过渡层、分离层和保护层，所述过渡层位于所述基础层上，所述分离层位于所述过渡层上，所述保护层位于所述分离层上，所述保护层为由光引发聚合反应形成的三维网络结构，且包括如下交联结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种多层反渗透复合膜，其特征在于，所述反渗透复合膜具有光引发聚合物保护层，包括起支撑作用的基础层、过渡层、分离层和保护层，所述过渡层位于所述基础层上，所述分离层位于所述过渡层上，所述保护层位于所述分离层上，所述保护层为由光引发聚合反应形成的三维网络结构，且包括如下交联结构：





2.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述保护层还包含如下三基交联结构：





3.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述保护层还包含如下六基交联结构：





4.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述保护层聚合物具有如下端基：





5.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述保护层带正电荷或负电荷或不带电荷。


6.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述基础层的厚度范围为10-100微米，所述基础层为金属织物或非织物，所述金属织物或非织物由不锈钢或耐腐蚀的钛合金丝编织而成。


7.如权利要求1所述的多层反渗透复合膜，其特征在于，所述基础层为非金属织物或非织物，所述非金属织物或非织物是由玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：汲江，
申请(专利权)人：厦门江天智能仿生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35