一种抗污染反渗透膜的制备方法与流程

1.本发明属于反渗透膜材料领域，特别涉及一种抗污染反渗透膜的制备方法。


背景技术：

2.目前，反渗透技术具有高效率、低能耗、高选择性，被广泛运用于海水淡化、饮用水净化、废水资源化等领域。反渗透膜一般用聚合物材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰胺膜等。在实际应用过程中，反渗透膜需在一定压力下具有适当的脱盐率和水通量，为达到这一目的，目前商品化的反渗透膜大部分为复合膜，主要以多孔的聚砜微孔膜为支撑层，在其表面通过界面聚合的方法制备聚酰胺层。
3.反渗透膜性能主要包括三个性能指标：水通量、脱盐率、稳定性。高通量可降低系统投资和运行成本，高脱盐率可提高产水水质，稳定性指膜使用过程中产水量和产水水质稳定，也是衡量反渗透膜系统运行经济性的重要指标。影响膜性能稳定性的因素很多，如进水条件、操作条件、膜污染等，其中膜污染影响更难控制。膜污染一般表现为系统运行一段时间后，膜通量下降，产水水质变差。
4.目前缓解膜污染方法主要有优化预处理工艺和清洗工艺以及选用抗污染性好的反渗透膜。其中提高反渗透膜抗污染性主要包括优化膜表面粗糙度、亲/疏水性及膜表面电荷性等方法。但目前的抗污染反渗透膜存在易失去膜上的氯化位点，酰胺基团易受氯攻击，而导致水通量及脱盐率下降。


技术实现要素：

5.为了解决当前抗污染的反渗透膜仍然容易被污染而导致水通量及脱盐率下降的问题，本发明提供一种抗污染反渗透膜的制备方法。本发明采用表面改性芳香聚酰胺反渗透的方法，通过表面接枝聚乙烯醇，在聚酰胺分离层上引入保护层，提高了膜的抗污染能力及膜的使用寿命。
6.本发明所述抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将水相间苯二胺溶液和有机相均苯三甲酰氯溶液在超滤聚砜底膜上充分接触发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺层，进行常规后处理得到芳香聚酰胺膜；（2）将预先配制的仅含聚乙烯醇、醛类的酸性混合溶液涂覆在上述芳香聚酰胺膜上，在60～89℃的温度下热处理形成抗污染涂层；（3）将步骤（2）中得到的抗污染涂层用去离子水清洗，得到改性后的抗污染反渗透膜。
7.步骤（1）中，水相间苯二胺溶液浓度为2.0wt%（质量百分比），有机相均苯三甲酰氯溶液中溶剂为正己烷，均苯三甲酰氯溶液的浓度为0.1wt%。
8.步骤（2）中，聚乙烯醇的分子量为40～50，选自阳离子聚乙烯醇、阴离子聚乙烯醇、中性聚乙烯醇中的一种或几种。
9.步骤（2）中，醛类为甲醛、乙二醛、戊二醛中的一种或几种。
10.步骤（2）中，混合溶液中聚乙烯醇的质量分数为0.05～0.2%。
11.步骤（2）中，混合溶液中醛类的质量分数为0.5～4%。
12.步骤（2）中，酸性混合溶液的ph为2～4，ph通过ph调节剂来调节，ph调节剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。
13.步骤（2）中，热处理的时间为20～30min。
14.步骤（3）中，将得到的抗污染反渗透膜进行干燥，并湿法保存。
15.本发明还提供一种抗污染反渗透膜，其使用上述制备方法制备。
16.有益效果：本发明在界面聚合制备芳香聚酰胺反渗透膜的基础上，在膜表面涂覆一层聚乙烯醇，通过表面接枝聚乙烯醇，在聚酰胺分离层上引入保护层，保护了膜上的氯化位点，解决了酰胺基团易受氯攻击的问题，同时，聚乙烯醇材料与聚酰胺融合良好，对膜的分离性能影响较小；本发明中涂覆用的混合溶液成分简单，效果好；热处理的温度低，保护膜不变性。
附图说明
17.图1为实施例1中反渗透膜的水接触角随着聚乙烯醇含量增高的变化图；图2为实施例1中反渗透膜在反渗透实验中水通量和盐截留率的变化关系图。
具体实施方式
18.下面通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
19.实施例1抗污染反渗透膜的制备将浓度为2.0wt%的水相间苯二胺溶液和浓度为0.1wt%的有机相均苯三甲酰氯溶液（溶剂为正己烷）在超滤聚砜底膜上充分接触发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺层，进行常规后处理得到芳香聚酰胺膜。
20.将预先配制的抗污染液即仅含有中性聚乙烯醇（聚乙烯醇醇解度：87.0～89.0mol%，分子量44.05）、戊二醛的酸性混合溶液涂覆在芳香聚酰胺膜上，在60～89℃处理20～30min形成抗污染涂层；上述抗污染液中聚乙烯醇的质量分数为0.05～0.2%，戊二醛的质量分数为0.5～4%；混合溶液的ph通过盐酸调节至2～4。
21.将上述得到的抗污染涂层用去离子水清洗，得到改性后的抗污染反渗透膜。然后在60～89℃处理20～30min后进行湿法保存。
22.水接触角测定使用实施例1中制备的抗污染反渗透膜，利用水接触角仪（jc2000d1），测量聚乙烯醇的质量百分比浓度m0-m4：0%、0.05％、0.1％、0.15％、0.2％时的膜表面的水接触角，测定时选取膜表面4个不同的位置进行测试，然后取四个测量值的平均值作为该膜表面的静态水接触角值，结果如图1所示。图1为实施例1中反渗透膜的水接触角随着聚乙烯醇含量增高的变化图；从图1中可以看出，经过聚乙烯醇改性后，反渗透膜的亲水性增强，亲水性的增大会增加水渗透率。
23.反渗透实验
使用实施例1中制备的抗污染反渗透膜，进行常规的反渗透膜分离实验，在操作压力：1.5mpa，盐水溶液浓度：2000ppm-nacl下进行反渗透实验，结果如图2所示。图2为实施例1中反渗透膜在反渗透实验中水通量和盐截留率的变化关系图，从图2中可以看出与未改性膜m0相比，渗透通量有略微降低，但盐截留率得到了提升。
24.上述未特别提及的技术均参照现有技术。
25.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。


技术特征：
1.一种抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将水相间苯二胺溶液和有机相均苯三甲酰氯溶液在超滤聚砜底膜上充分接触发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺层，进行常规后处理得到芳香聚酰胺膜；（2）将预先配制的仅含聚乙烯醇、醛类的酸性混合溶液涂覆在所述芳香聚酰胺膜上，在60～89℃的温度下热处理形成抗污染涂层；（3）将步骤（2）中得到的抗污染涂层用去离子水清洗，得到改性后的抗污染反渗透膜。2.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，水相间苯二胺溶液浓度为2.0wt%，有机相均苯三甲酰氯溶液中溶剂为正己烷，均苯三甲酰氯溶液的浓度为0.1wt%。3.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，聚乙烯醇的分子量为40～50，选自阳离子聚乙烯醇、阴离子聚乙烯醇、中性聚乙烯醇中的一种或几种。4.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，醛类为甲醛、乙二醛、戊二醛中的一种或几种。5.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，混合溶液中聚乙烯醇的质量分数为0.05～0.2%。6.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，混合溶液中醛类的质量分数为0.5～4%。7.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，酸性混合溶液的ph为2～4，ph通过ph调节剂来调节，ph调节剂为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种。8.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，热处理的时间为20～30min。9.如权利要求1所述的抗污染反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，将得到的抗污染反渗透膜进行干燥，并湿法保存。10.一种抗污染反渗透膜，其使用权利要求1-9中任一项所述的抗污染反渗透膜的制备方法制得。

技术总结
本发明公开一种抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将水相间苯二胺溶液和有机相均苯三甲酰氯溶液在超滤聚砜底膜上充分接触发生界面聚合反应，形成芳香聚酰胺层，进行常规后处理得到芳香聚酰胺膜；（2）将预先配制的仅含聚乙烯醇、醛类的酸性混合溶液涂覆在上述芳香聚酰胺膜上，在60～89℃的温度下热处理形成抗污染涂层；（3）将步骤（2）中得到的抗污染涂层用去离子水清洗，得到改性后的抗污染反渗透膜。本发明的抗污染反渗透膜具有提高抗污染能力及使用寿命的优点。染能力及使用寿命的优点。


技术研发人员：刘奕强 蔡晓健 陈雷 何成柱 古武 盛骐 郭玉旗
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：2021.06.01
技术公布日：2022/12/5