高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于水處理膜分離技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 反滲透膜過濾技術(shù)由于具有低能耗，高效率，易操作等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于海水和苦 咸水的淡化，純水制備，廢水處理，食品工業(yè)的分離濃縮等，一直是國內(nèi)外膜領(lǐng)域研究的熱 點。但是由于膜的親水性能差，導(dǎo)致污染物質(zhì)在膜表面和膜孔內(nèi)的吸附沉積造成膜孔徑變 小和堵塞，濃差極化現(xiàn)象和凝膠層的形成等因素引起的膜污染，造成膜通量的衰減和分離 效率的降低，嚴(yán)重限制了反滲透膜分離技術(shù)的推廣及應(yīng)用，提高膜材料的親水性能，W提高 膜的抗污染能力，成為膜分離領(lǐng)域急需解決的問題。親水改性是目前在反滲透膜改性中應(yīng) 用較廣泛的，改性方法包括基體改性和表面改性，兩種改性方法均得到了廣泛應(yīng)用?；w改 性方法，可W將一種或一種W上的親水性材料加入到鑄膜液中，制備親水性能更加優(yōu)良的 高分子多孔支撐層，W實現(xiàn)改善反滲透膜親水性能的目的。
[0004] 制備高分子多孔支撐層的高分子材料種類繁多，但實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些高分子材 料的憎水性強，膜通量不夠理想，在反滲透膜的應(yīng)用中對其通量性能造成一定影響。因此， 可W通過改進高分子多孔支撐層的制備技術(shù)，如在制膜材料中加入具有親水性的無機納米 顆粒，試圖改善高分子多孔支撐層的親水性能。
[0005] 氧化石墨締是石墨締的氧化物，是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，含有豐 富的徑基、簇基、幾基等含氧官能基團，具有優(yōu)良的親水性能、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，也具 有一定的抗菌性能。選用氧化石墨締作為改性劑，加入到鑄膜液中制備的一種氧化石墨締 改性高分子多孔支撐層，由于氧化石墨締的加入，改變了高分子多孔支撐層的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)， 降低了膜的接觸角，提高了親水性能和抗污染性能。通過高分子多孔支撐層親水性能的提 高，W改善反滲透膜的親水性能。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有復(fù)合反滲透膜的親水性能差的問題，對反滲透膜中高分 子多孔支撐層進行親水改性，提供一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法，可W很好的 解決該問題。
[0008] 本發(fā)明一種高親水性復(fù)合反滲透膜，包括無紡布、高分子多孔支撐層和聚酷胺脫 鹽層，其特點是，W氧化石墨締為改性劑，添加到高分子多孔支撐層中，制備改性高分子多 孔支撐層，然后將改性高分子多孔支撐層依次接觸含有多元胺的水相溶液和含有多元酷氯 的油相溶液，制備聚酷胺脫鹽層。
[0009] 所述一種高親水性復(fù)合反滲透膜的制備方法包括W下步驟： (1)高分子多孔支撐層的制備:將氧化石墨締用超聲波分散于極性有機溶劑中，形成均 勻穩(wěn)定的分散溶液，然后向分散溶液中加入高分子材料和添加劑，在60-80°C條件下，溶解 攬拌，靜置脫泡，形成均勻穩(wěn)定的鑄膜液，鑄膜液經(jīng)刮刀在無紡布上形成液態(tài)初生膜，經(jīng)純 水凝膠浴，發(fā)生相轉(zhuǎn)化生成固態(tài)膜，隨后將固態(tài)膜依次經(jīng)過不同水溫的清洗槽清洗，最后收 卷得到制備反滲透膜的高分子多孔支撐層。
[0010] (2)聚酷胺脫鹽層的制備:將制得的高分子多孔支撐層與含有至少一種具有反應(yīng) 性的多元胺的水相溶液接觸5-30S，用風(fēng)刀吹掃表面除去多余的水相溶液，然后與含有至少 一種具有反應(yīng)性的多元酷氯的油相溶液接觸5-30S，取出，驚至表面多余的油相溶液揮發(fā) 完，形成聚酷胺脫鹽層。
[0011] 上述極性有機溶劑為N，N-二甲基甲酯胺、N，N-二甲基乙酷胺、二甲基亞諷和N-甲 基化咯燒酬中的至少一種;所述高分子材料為聚偏氣乙締、聚酸諷、聚諷、聚乙締、聚丙締、 聚丙締臘和橫化聚酸諷中的至少一種;所述添加劑為聚乙締化咯燒酬、聚乙二醇、乙二醇甲 酸、乙二醇二甲酸、二乙二醇甲酸和二乙二醇二甲酸中的至少一種。
[0012] 上述氧化石墨締的含量為0.01%-5%，所述高分子材料的含量為10%-25%，所述添加 劑的含量為5%-15%，所述極性有機溶劑的含量為55%-84.99%，W上所述氧化石墨締，高分子 材料，添加劑和極性有機溶劑的總重量W100%計。
[0013] 上述超聲波分散時間為1 -4h，攬拌溶解時間為5-化，靜置脫泡時間為12-24h。
[0014] 上述純水凝膠浴的溫度為5-25Γ，清洗槽為2-3個，水溫范圍為10-75°C。
[0015] 上述多元胺為鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺和1，3，5-Ξ胺基苯中的至少一種;多 元酷氯為均苯Ξ甲酯氯，間苯二甲酯氯、鄰苯二甲酯氯、對苯二甲酯氯和聯(lián)苯二甲酯氯中的 至少一種。
[0016] 上述水相溶液的配制方法為，W水相溶液總重量百分比計，多元胺的含量為0.1%- 5%，表面活性劑的含量為0.1%-3%，酸吸收劑的含量為0.1%-3%，余量為作為溶劑的純水;其 中表面活性劑為十二烷基硫酸鋼、十二烷基苯橫酸鋼、N-甲基化咯燒酬和月桂基橫酸鋼劑 中的至少一種，酸吸收劑為憐酸鋼、碳酸鋼、碳酸氨鋼、氨氧化鋼和氨氧化鐘中的至少一種。
[0017] 上述油相溶液的配制方法為，W己燒、庚燒、環(huán)己燒、乙基環(huán)己燒和正辛燒中的至 少一種為溶劑，多元酷氯的的含量為0.05%-0.5%，W油相溶液總重量百分比計。
[001引本發(fā)明的有益效果如下： 本發(fā)明通過利用氧化石墨締含有豐富的簇基、徑基、幾基等含氧官能基團的特點，將氧 化石墨締加入到多孔支撐層中，W改變多孔支撐層的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，降低了膜的接觸角，將此 改性的多孔支撐層應(yīng)用到聚酷胺反滲透膜中，制得的復(fù)合聚酷胺反滲透膜的親水性能得到 了顯著提高。通過改性劑氧化石墨締的加入，改進了多孔支撐層的制備工藝，進而改善了聚 酷胺反滲透膜的親水性能，具有廣泛的應(yīng)用價值。
[0019]
【附圖說明】
[0020] 圖1-4分別為多孔支撐層中氧化石墨締含量為0%、1%、2%和7%的復(fù)合聚酷胺反滲透 膜的接觸角圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022] W下給出本發(fā)明的【具體實施方式】，用來對本發(fā)明進行進一步說明，但并不限制本 發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法，多孔支撐層的鑄膜液體系為： 膜材料選用聚諷，改性材料選用氧化石墨締，添加劑選用乙二醇甲酸，極性有機溶劑選用N， N-二甲基甲酯胺。
[0024] 本發(fā)明一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法，多孔支撐層的鑄膜液體系中各 組分的配比為：聚諷的含量為1〇%-25%，氧化石墨締的含量為0.01%-5%，乙二醇甲酸的含量 為5%-15%，N，N-二甲基甲酯胺的含量為55%-84.99%，W上各組分的含量均W重量百分比計。
[0025] 本發(fā)明一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法，聚酷胺脫鹽層制備中，水相溶 液和油相溶液體系具體如下： 水相溶液的配制體系為：W純水作為溶劑，多元胺選用間苯二胺，含量為〇.1%-5%，表面 活性劑選用N-甲基化咯燒酬，含量為0.1%-3%，酸吸收劑選用氨氧化鋼，含量為0.1%-3%; W 上各組分的含量均W重量百分比計。
[0026] 油相體系的配制體系為：W乙基環(huán)己燒作為溶劑，多元酷氯選用均苯Ξ甲酯氯，含 量為0.05%-0.5%，W上組分的含量W重量百分比計。
[0027] 本發(fā)明一種高親水性復(fù)合反滲透膜及其制備方法，其具體的制備工藝為： 將氧化石墨締用超聲波分散于N，N-二甲基甲酯胺中，超聲波分散時間為l-4h，形成均 勻穩(wěn)定的分散溶液，向分散溶液中加入乙二醇甲酸，攬拌混合均勻，將聚諷緩慢加入到分散 溶液中形成料液，然后將料液溫度升至60-80°C，繼續(xù)攬拌溶解5-化，隨后靜置脫泡12-24h， 形成均勻穩(wěn)定的鑄膜液，鑄膜液經(jīng)刮刀在無紡布上形成液態(tài)初生膜，經(jīng)5-25Γ的純水凝膠 浴，發(fā)生相轉(zhuǎn)化生成固態(tài)膜，將固態(tài)膜依次經(jīng)過水溫為10-70°C的清洗槽，進行清洗，最后收 卷得到氧化石墨締改性的聚諷多孔支撐層。
[0028] 將改性的聚諷多孔支撐層，與含有間苯二胺的水相溶液接觸5-30S，用風(fēng)刀吹掃表 面除去多余的水相溶液，然后與含有均苯Ξ甲酯氯的油相溶液接觸5-30S，取出，驚至表面 多余油相溶液揮發(fā)完，形成聚酷胺脫鹽層，此時反滲透膜片制備完成。
[0029] 本發(fā)明所述反滲透膜片的親水性、通量及脫鹽率性能測試方法為： 反滲透膜片的親水性能通過接觸角儀測定其接觸角，接觸角越小，表明膜片親水性越 好。
[0030] 反滲透膜片的通量及脫鹽率性能的測試，通過膜片檢測臺完成，測試液為1500ppm 的氯化鋼水溶液，pH值為6.5-7.5，膜片在150PSi操作壓力條件下，運行30min后，測試膜片 通量和脫鹽率。
[0031] 實施例1 將氧化石墨締用超聲波分散于N，N-二甲基甲酯胺中，超聲波分散化，形成均勻穩(wěn)定的 分散溶液，向分散溶液中加入乙二醇甲酸，攬拌混合均勻，將聚諷緩慢加入到分散溶液中形 成料液，然后將料液溫度升至80°C，繼續(xù)攬拌溶解化，隨后靜置脫泡16h，形成均勻穩(wěn)定的鑄 膜液，鑄膜液中所述組分的含量依次為:氧化石墨締1%，N，N-二甲基甲酯胺73%，乙二醇甲酸 8%，聚諷 18%。
[0032] 鑄膜液經(jīng)刮刀在無紡布上形成液態(tài)初生膜，經(jīng)18°C的純水凝膠浴，發(fā)生相轉(zhuǎn)化生 成固態(tài)膜，將固態(tài)膜依次經(jīng)過水溫為25Γ和6(TC的清