抗污染反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及抗污染反渗透膜，其通过聚砜基膜上先后涂敷水相和油相反应单体溶液而发生界面聚合反应从而生成具有扁平结构的脱盐层而制成，水相反应单体溶液按重量百分比组成：水相反应单体1～5％，催化剂0.1～8％，表面活性剂0～0.2％，调节剂0～10％，其余为水；油相反应单体溶液按重量百分比组成：油相反应单体0.1～1％，小分子添加剂0～5％，其余为油相溶剂。本发明专利技术还涉及抗污染反渗透膜制备方法，包括步骤：1)配制水相反应单体溶液；2)配制油相反应单体溶液；3)聚砜基膜表面上先后涂敷水相和油相反应单体溶液；4)将步骤3)获得的半成品置入30～100℃的环境中蒸发。本发明专利技术的膜具有扁平结构脱盐层，微观结构更光滑不易被污染，衰减量降低，易清洗且洗后产水量恢复率显著提高。高。

【技术实现步骤摘要】
抗污染反渗透膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及反渗透膜
，尤其涉及抗污染反渗透膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]反渗透膜是一种近乎无孔的半透膜，几乎可以分离出水中的一切物质而仅允许水分子通过。因此，反渗透膜被广泛应用于水的净化处理，反渗透技术成为水处理技术中不可或缺的核心技术。
[0003]反渗透膜去除水中溶质的过程属于过滤分离过程，通常为错流过滤。如图1所示，原水(待处理水)在平行于膜面100的驱动力的推动下沿膜面平行流动，在垂直于膜面100的压力作用下部分水分子透过膜面100成为纯水，而水中的溶质(即污染物)则无法透过膜而被截留。截留下的溶质被平行流动的原水带走一部分，另一部分积累在膜面100上逐渐形成污染层，如图2所示，从而阻碍水的透过，造成反渗透膜分离性能的污染衰减。
[0004]反渗透膜分离性能的污染衰减是反渗透膜应用中迫切需要克服的一个问题，因为它们严重影响到了反渗透膜的使用寿命。
[0005]制备抗污染膜是当今反渗透膜制备的研究重点，大部分专利文献通过接枝改性、表面涂敷亲水涂层等技术方案提高膜的抗污染性能。然而，这些方法还需要对制备好的反渗透膜进行再加工，操作相对繁琐。

技术实现思路

[0006]为克服上述缺陷，专利技术人通过大量的前期研究和实验并对比大量反渗透膜表面结构，研究发现膜面结构相对扁平的结构不易积累污染层，或者积累的污染层更易被水流冲走，具有扁平表面结构的反渗透膜运行更加稳定，污染衰减相对更低，因此，本专利技术提出一种具有扁平表面结构的抗污染反渗透膜及其制备方法将是有利的。
[0007]为此，根据本专利技术的一个方面，提供一种抗污染反渗透膜，其特点在于通过在聚砜基膜上先后涂敷水相反应单体溶液和油相反应单体溶液而发生界面聚合反应从而生成具有扁平结构的脱盐层而制成，其中，
[0008]水相反应单体溶液按重量百分比的组成是：水相反应单体1～5％，催化剂0.1～8％，表面活性剂0～0.2％，调节剂0～10％，其余为水；
[0009]油相反应单体溶液按重量百分比的组成是：油相反应单体0.1～ 1％，小分子添加剂0～5％，其余为油相溶剂。
[0010]进一步，上述水相反应单体是芳香族、脂肪族或脂环族多元胺的一种或几种，如间苯二胺、对苯二胺、1,3,6
‑
苯三胺、4
‑
氯
‑
1,3
‑
苯二胺、6
‑
氯
‑
1,3
‑
苯二胺、3
‑
氯
‑
1,4
‑
苯二胺、三乙胺、哌嗪等。
[0011]水相反应单体是参与界面聚合酰胺反应的主要反应物，水相反应单体浓度影响酰胺反应程度和脱盐层厚度。单体浓度小于1％，不足以在界面聚合时形成完整的脱盐层，影响反渗透膜的脱盐率；而高于5％的质量浓度的水相反应单体会形成过厚的脱盐层，表面结
构会比较粗糙，影响反渗透膜应用时水的透过。
[0012]又进一步，上述催化剂是氢离子吸收剂或酰胺反应催化剂，在脱盐层合成时消耗反应生成的卤化氢，促进界面聚合反应进程，其包括但不限于氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、樟脑磺酸等中的一种或几种；
[0013]根据添加不同催化剂物质，调节催化剂浓度。当催化剂浓度小于 0.1％时，酰胺化反应程低，脱盐层偏薄，通常不能获得理想的脱盐率；浓度大于8％时，酰胺化反应过快，脱盐层结构容易出现不均匀。
[0014]上述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醚磷酸酯、酚醚磷酸酯中的一种；
[0015]表面活性剂不仅能够提升水相反应单体溶液对基膜的润湿性，同时可以调节水油两相界面张力，改变界面反应状态。
[0016]上述调节剂是小分子醇类或极性溶剂，调节剂的加入可以提高膜的水通量。
[0017]超过浓度上限的成孔剂或表面活性剂，影响界面聚合反应进行，使制备的反渗透膜脱盐率过低。
[0018]再进一步，上述小分子醇类是乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种；上述极性溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基
‑2‑ꢀ
吡咯烷酮中的一种或几种的混合。
[0019]还进一步，上述油相反应单体是芳香族、脂肪族或脂环族多元酰氯中的一种或几种的混合，如均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、戊烷三羧酰氯、环己烷三羧酰氯等。
[0020]更进一步，上述小分子添加剂是小分子醇类或酯类，如丙醇(包括正丙醇和异丙醇)、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯等；
[0021]上述油相溶剂是脂肪烃、环脂烃或芳香烃的一种或几种的混合，如C6～C12异构烷烃(例如ISOPAR L(商品异构烷烃))或环烷烃、二甲苯等。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提供上述抗污染反渗透膜的制备方法，其特点在于包括如下步骤：
[0023]1)配制水相反应单体溶液，其中，水相反应单体溶液温度20～ 35℃；
[0024]2)配制油相反应单体溶液，其中，油相反应单体溶液温度25～ 35℃；
[0025]3)在聚砜基膜的表面上先后涂敷步骤1)配制的水相反应单体溶液和步骤2)配制的油相反应单体溶液；
[0026]4)将步骤3)获得的半成品置入环境温度为30～100℃的环境中，直至油相反应单体溶液刚好蒸发完，在聚砜基膜表面生成具有扁平结构的脱盐层，完成抗污染反渗透膜的制备。
[0027]需要说明的是，上述抗污染反渗透膜是聚酰胺反渗透膜。
[0028]另外，需要说明的是，在上述步骤1)中，控制水相反应单体溶液的温度利于溶液的稳定。当溶液温度低于20℃时，不利于水相反应单体溶液对基膜的浸润；温度高于35℃，水相反应单体不稳定，容易氧化变性失去反应活性。
[0029]在上述步骤2)中，酰胺化反应是典型的放热反应，控制反应温度可以有效控制界面聚合反应速度。涂敷油相层时，油相反应单体溶液温度既是界面反应的初始温度，低于25℃或高于35℃，反应速度不适宜，不利于平整堆砌脱盐层结构。
[0030]在上述步骤4)中，干燥温度可以结合干燥操作时间进行调控。干燥温度低于30℃，干燥时间过长；干燥温度高于100℃，干燥时间短，极易使膜片过干损失水透过效率。从干燥效率、可控性和节省能耗三方面考虑，干燥温度适合控制在30～100℃。
[0031]进一步，在上述步骤3)中，在涂敷油相反应单体溶液之前，需要先除去聚砜基膜表面多余的水相反应单体溶液的任何可见尺寸的微小液滴。
[0032]涂油相反应单体溶液前存在的任何可见尺寸的微小液滴都会造成合成后脱盐层的结构缺陷，包括脱盐层局部突起或破裂。
[0033]具体地，可以通过辊压、升温蒸发或者气流吹扫的方式去除膜面水相反应单体溶液。
[0034]又进一步，在上述步骤3)中，水相反应单体溶液的涂敷采用双面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗污染反渗透膜，其特征在于通过在聚砜基膜上先后涂敷水相反应单体溶液和油相反应单体溶液而发生界面聚合反应从而生成具有扁平结构的脱盐层而制成，其中，水相反应单体溶液按重量百分比的组成是：水相反应单体1～5％，催化剂0.1～8％，表面活性剂0～0.2％，调节剂0～10％，其余为水；油相反应单体溶液按重量百分比的组成是：油相反应单体0.1～1％，小分子添加剂0～5％，其余为油相溶剂。2.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜，其特征在于，所述水相反应单体是芳香族、脂肪族或脂环族多元胺的一种或几种。3.如权利要求2所述的抗污染反渗透膜，其特征在于，所述催化剂是氢离子吸收剂或酰胺反应催化剂；所述表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基醚磷酸酯、酚醚磷酸酯中的一种；所述调节剂是小分子醇类或极性溶剂。4.如权利要求3所述的抗污染反渗透膜，其特征在于，所述小分子醇类是乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种；所述极性溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮中的一种或几种的混合。5.如权利要求1至4任一项所述的抗污染反渗透膜，其特征在于，所述油相反应单体是芳香族、脂肪族或脂环族多元酰氯中的一种或几种的混合。6.如权利要求5所述的抗污染反渗透膜，其特征在于，所述小分子添加剂是小分子醇类或酯类；所述油相溶剂是脂肪烃、环脂烃或芳香烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩茹，王乐译，赵岳轩，高洪超，王新艳，姜永锡，
申请(专利权)人：山东招金膜天股份有限公司，
类型：发明
国别省市：