CN100484615C

CN100484615C - 聚酯酰胺反渗透复合膜及其制备方法

Info

Publication number: CN100484615C
Application number: CNB2005101043274A
Authority: CN
Inventors: 王铎; 娄红瑞; 高从堦
Original assignee: Ocean University of China
Current assignee: Ocean University of China
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2025-10-24
Also published as: CN1954901A

Abstract

本发明公开了一种聚酯酰胺反渗透复合膜，它包括一层多孔的支撑层和一层致密的聚酯酰胺分离皮层。所述聚酯酰胺分离皮层由氨基葡萄糖、氨基葡萄二糖或氨基葡萄糖和间苯二胺的混合物与多元酰氯通过界面聚合得到。所述聚酯酰胺反渗透复合膜的制备方法，包括以下步骤：将聚砜支撑膜单面浸入2%的氨基单体的水溶液；待表面沥于后，与0.1～0.2%多元酰氯溶液进行界面聚合反应；在空气中干燥1～5分钟；50～100℃热处理3～10分钟；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。本发明所制备的聚酯酰胺反渗透复合膜比芳香聚酰胺反渗透复合膜具有更高的水通量；而且耐氯的氧化性也更好。

Description

聚酯酰胺反渗透复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种反渗透复合膜及其制备方法，具体的说是一种聚酯酰胺反渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

反渗透作为目前世界上最先进的膜分离技术之一，具有净化率高、成本低等优点，被广泛应用于海水和苦咸水淡化、纯水和超纯水制备、工业用水处理、废水资源化等领域。反渗透膜是反渗透技术的核心。1960年，美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan等首次制成了世界上具有历史意义的高脱盐(98.6％)、高通量(10.1MPa下259L/d·m²)的非对称醋酸纤维反渗透膜，大大地促进了反渗透膜技术的发展。1978年，美国J.E.Cadotte等学者在反渗透复合膜制备技术和功能材料研究方面取得重大突破，研究开发出了第一代芳香聚酰胺反渗透复合膜，与醋酸纤维素相比，具有脱盐率高、通量大、操作压力要求低等优点。反渗透复合膜是将超薄的功能性皮层材料经不同方法负载于多孔支撑体上而形成的。而膜材料和支撑体可以分别选择，因而有利于实现膜性能最优化。1980年美国Filmtec公司推出了FT-30高性能反渗透复合膜，实现了反渗透复合膜技术的商品化，从而使反渗透复合膜技术取得了划时代的进步。

芳香族聚酰胺膜脱盐率高、通量大，耐生物降解，且机械、热和化学稳定性好，是目前世界上两大最主要的反渗透膜之一，但其耐氧化、抗污染能力较差。目前，通常采用对膜面进行改性、开发新型聚合单体和聚合工艺来提高芳香族聚酰胺反渗透复合膜的抗氧化性。日本的Nitto Denko公司于1997年推出的耐污染型低压反渗透复合膜LF10系列就是在传统的芳香聚酰胺膜表面复合上一层PVA，既减弱了膜表面的负电性又提高了膜的亲水性和耐氯性。但在膜面上进行改性容易导致膜水通量降低。Kim等用多元胺和多元酚混合再与多元酰氯溶液进行单面界面聚合，即在聚酰胺中引入酯功能键，使其耐氯性能大大改善。但脱盐率和水通量等其他性能并不理想。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高脱盐率、高通量、耐氧化的聚酯酰胺反渗透复合膜，并提供其制备方法。

本发明的聚酯酰胺反渗透复合膜包括一层多孔的支撑层和一层致密的聚酯酰胺分离皮层。

所述多孔的支撑层可以为聚砜、聚醚砜、磺化聚砜或磺化聚醚砜；

所述聚酯酰胺分离皮层由氨基葡萄糖、氨基葡萄二糖或氨基葡萄糖和间苯二胺的混合物与多元酰氯通过界面聚合得到；

所述聚酯酰胺分离皮层的厚度在50～200nm之间。

聚酯酰胺反渗透复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚砜支撑膜单面浸入2％的氨基单体的水溶液；

(2)待表面沥干后，与0.1～0.2％多元酰氯溶液进行界面聚合反应；

(3)在空气中干燥1～5分钟；

(4)50～100℃热处理3～10分钟；

(5)去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。

反渗透复合膜性能测试：

在浓度为20000mg/L的氯化钠水溶液、操作压力1.6MPa、温度25℃的条件下测试膜的性能。脱盐率(R)和水通量(J)计算公式分别为：

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步说明本发明。

实施例1

2％(wt％)氨基葡萄糖和0.1％(wt％)十二烷基硫酸钠配成水相溶液，用氢氧化钠调节pH＝12；将均苯三甲酰氯(TMC)溶于正己烷中配成0.1％(wt％)有机相溶液。使聚砜支撑膜单面浸入2％的水相溶液中，时间3分钟；沥去多余水溶液，与有机相进行反应30秒；沥去有机相，并在空气中干燥1分钟；在鼓风干燥箱中于75℃热处理3分钟；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。

将上面制得的反渗透复合膜干燥，用衰减全反射傅立叶红外光谱仪测其红外吸收。结果发现：1663cm^-1、1540cm^-1处有吸收，分别为酰胺I带和酰胺II带特征峰特征峰，证明了酰胺键的生成。1013cm^-1处C₆羟基的吸收峰消失，同时在1540cm^-1出现了酯基C-O-C的吸收峰，证明了酯基的生成。

实施例2

按照与实施例1相同的步骤，制备反渗透复合膜。水相组成为：1.2％(wt％)间苯二胺、0.8％(wt％)氨基葡萄糖和0.1％(wt％)十二烷基硫酸钠，用氢氧化钠调节pH＝12；有机相为0.1％(wt％)的TMC溶于正己烷中配成；使聚砜支撑膜单面浸入水相溶液中，时间3分钟；沥去多余水溶液，与有机相进行反应60秒；沥去有机相，并在空气中干燥3分钟；在鼓风干燥箱中于85℃热处理5分钟；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。

按照前面所述的方法，测定其性能。在浓度为20000mg/L的氯化钠水溶液、操作压力1.6MPa、温度25℃下，通量为29.3L/m²·h，脱盐率为98.0。

实施例3

按照与实施例1相同的步骤，制备反渗透复合膜。水相组成为：1.2％(wt％)间苯二胺、0.8％(wt％)氨基葡萄糖和0.1％(wt％)十二烷基硫酸钠，用氢氧化钠调节pH＝12；有机相为0.2％(wt％)的TMC溶于C₁₂溶剂油中配成；使聚砜支撑膜单面浸入水相溶液中，时间3分钟；沥去多余水溶液，与有机相进行反应60秒；沥去有机相，并在空气中干燥5分钟；在鼓风干燥箱中于85℃热处理10分钟；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。

按照前面所述的方法，测定其性能。在浓度为20000mg/L的氯化钠水溶液、操作压力1.6MPa、温度25℃下，通量为20.9L/m²·h，脱盐率为98.6。

对比例1

按照与实施例1相同的步骤，制备反渗透复合膜。先将2％(wt％)三乙胺溶于去离子水中，用盐酸调节pH＝8；再将2％(wt％)间苯二胺和0.1％(wt％)十二烷基硫酸钠溶于其中配成水相；有机相为0.2％(wt％)的TMC溶于C₁₂溶剂油中配成；使聚砜支撑膜单面浸入水相溶液中，时间3分钟；沥去多余水溶液，与有机相进行反应30秒；沥去有机相，并在空气中干燥1分钟；在鼓风干燥箱中于75℃热处理10分钟；去离子水漂洗，制得反渗透复合膜。

按照前面所述的方法，测定其性能。在浓度为20000mg/L的氯化钠水溶液、操作压力1.6MPa、温度25℃下，通量为15.4L/m²·h，脱盐率为98.1。

实施例4

将实施例3和对比例1所制备的反渗透复合膜，在含1000ppm有效氯的次氯酸钠溶液中浸泡5小时，取出，用去离子洗涤。在浓度为20000mg/L的氯化钠水溶液、操作压力1.6MPa、温度25℃下，测定其通量和脱盐率。

结果如表1所示：

表1 反渗透复合膜的耐氧化性实验结果

从上述实验结果中可以看出，在同样具有高脱盐率(>98％)的情况下，聚酯酰胺反渗透复合膜比芳香聚酰胺反渗透复合膜具有更高的水通量；而且耐氯的氧化性也更好。

Claims

1.一种聚酯酰胺反渗透复合膜，包括一层多孔的支撑层和一层致密的聚酯酰胺分离皮层，其特征在于所述的聚酯酰胺分离皮层由氨基葡萄糖、氨基葡萄二糖或氨基葡萄糖和间苯二胺的混合物与多元酰氯通过界面聚合得到。

2.根据权利要求1所述的反渗透复合膜，其特征在于所述的多孔支撑层为聚砜、聚醚砜、磺化聚砜或磺化聚醚砜。

3.根据权利要求1或2所述的反渗透复合膜，其特征在于所述聚酯酰胺分离皮层的厚度在50～200nm之间。