CN102580579A - 一种耐无机污染的抗菌反渗透膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种耐无机污染的抗菌反渗透膜及其制备方法。本发明通过含羟基基团聚合物的固化和纳米杀菌微粒的交联，经过高温处理，在包含有无纺布层、聚合物支撑层和聚酰胺功能层的基础反渗透膜表面形成交联致密网状涂层，同时由于羟基基团与膜面基团的反应，极大的增强了抗污染层的强度，提高了反渗透膜抗无机能力，有效延长了反渗透膜的使用寿命。杀菌微粒在膜面均匀分布且交联与涂层内，既提高抗菌能力又延长了抗菌时效。本发明公开的反渗透膜制备方法简便易行，对设备无特殊要求，同时还具有高脱盐率的特点。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域。具体地，本发明涉及一种反渗透膜及其制备方法，尤其涉及一种具有抗菌特点的耐无机污染复合反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透技术是使用渗透压原理而产生的高端水处理技术，实现水与不同溶质的分离，与其他技术相比，具有更简洁的操作方式，可有效去除水中盐类、小分子酸、醛、酚等有机物和胶体。应用领域包括海水淡化、苦咸水脱盐、饮用水净化、工业超纯水生产以及造纸、电镀、石油化工、制药、印染等工业废水的回用处理。随着膜应用领域的扩大，反渗透膜污染问题日趋严重。因此，提高膜片的抗污染能力、延长其使用寿命对降低处理成本，推动反渗透膜技术向更加广阔的应用领域发展具有重要意义。
为了提高反渗透膜的抗污染性能，通常需要对聚酰胺功能层表面进行改性。现有耐污染技术主要有三类，一、在功能层表面涂覆PVA(聚乙烯醇)涂层的方法，二、提高膜片的亲水性，三、减弱表面的电负性，如CN1213985、CN1923348，但是PVA分子没有被交联，与聚酰胺层无实质结合力，在运行过程中非常容易水解脱落，最终失去作用。因此专利CN101130444采取在溶液中加入一定量的催化剂和交联剂，这样制备的膜片抗污层强度有所提高，但是与基体的聚酰胺膜结合力不够，反渗透膜在使用过程中仍不够稳定，时有脱落的情况。
反渗透膜的生产通常使用胺类单体和均苯三甲酰氯单体，造成聚酰胺层表面具备部分羧基、氨基和羟基等化学基团，充分利用这部分基团，将有效的提高抗污染层的结合强度和弥补膜面缺陷，如CN 101439270等。而将聚合物交联和无机掺杂方式有机的结合，则能在保证抗污染层结合强度的前提下，更大程度的提高抗菌能力，增强抗污染性能。
发明内容
本发明的目的在于，填补上述技术的空白，提供一种适用性广，抗菌性强的耐污染反渗透膜及其制备方法。
本发明所采用的技术方案为，一种大通量抗污染复合反渗透膜，其基础反渗透膜片组成包括无纺布层、聚合物支撑层和聚酰胺功能层，改性后的膜片其特征在于：在聚酰胺功能层上形成交联网状功能涂层。
所述的功能涂层，是将含有聚酰胺功能层的膜片与含有羟基的聚合物、纳米杀菌微粒、交联剂的溶液接触2s～60s，随后放入50℃～110℃的烘箱中反应2～30min所得。
所述的含有羟基的聚合物是重复单元含有羟基，水溶性良好的高分子聚合物，如聚乙烯醇等聚合物。
所述的纳米杀菌微粒含有羟基，为纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米二氧化锆中的一种或几种的混合物。
所述的多官能团醛、多官能团酸和酸酐类交联剂为丁二醛、己二醛、柠檬酸、马来酸酐、硼酸等中的一种或几种的混合物。
所述的配制溶液的溶剂为水。
所述溶液的配制方法为：取水溶性羟基聚合物，溶解于水中，室温溶解完全后，取纳米微粒，加入后搅拌至溶解，再将固化剂加入溶液中即可。
与现有技术相比，本发明的优势在于：利用羟基端基的羟醛缩合反应，对聚酰胺皮层接枝高分子链段，提高了抗无机污染能力，由于亲水链段含有大量羟基，同时有效的交联了富含羟基的微粒。交联涂层与皮层为化学键连接，强度增强，提高了膜的使用寿命。本发明具有很好的反应活性和较低的设备操作要求，可实现工业生产的规模化和连续性。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
以下实施例中所使用的基础反渗透膜为FT-30反渗透膜，包括无纺布层、聚合物支撑层和聚酰胺功能层，是从Filmtec corporation公司获得的。
实施例1
按以下步骤制备复合反渗透膜：
(1)溶液的配制：称取2.5g聚乙烯醇1499和1g二氧化钛粉，搅拌溶解于1000g水中，然后称取1.5g马来酸酐加入，即得混合功能溶液。
(2)是将基础反渗透膜片完全浸入混合溶液5s，随后放入80℃的烘箱中反应10min，得到抗污染复合反渗透膜。
实施例2
按以下步骤制备复合反渗透膜：
(1)溶液的配制：称取4g聚乙烯醇1799和0.5g二氧化钛粉，搅拌溶解于1000g水中，然后称取0.5g乙二醛加入，即得混合功能溶液。
(2)是将基础反渗透膜片完全浸入混合溶液10s，随后放入100℃的烘箱中反应8min，得到抗污染复合反渗透膜。
实施例3
按以下步骤制备复合反渗透膜：
(1)溶液的配制：称取3g聚乙烯醇2699和0.2g氧化铝粉，搅拌溶解于1000g水中，然后称取1.5g戊二醛加入，即得混合功能溶液。
(2)是将基础反渗透膜片完全浸入混合溶液10s，随后放入100℃的烘箱中反应10min，得到抗污染复合反渗透膜。
按照以上具体实施例所生产的膜片，卷制成家用膜组件与现有技术中螺旋卷式膜元件的通量及有效脱盐率对比如表1所示：
表1
表2是本发明的抗污染膜组件与现有技术螺旋卷式膜元件的初始通量和运行15h后的通量对比。
表2
实验条件：
水试实验条件：测试液为250ppmNaCl溶液，操作压力为60psi，回收率15％。
污染实验条件：试验污染物为500ppmCaCl2与250ppmNaHCO3混合溶液，操作压力为60psi，回收率15％，温度均控制在25℃左右。污染运行15h分别记录性能值(通量)，对膜元件整体抗污染能力进行对比评定。表3是本发明的抗污染膜组件与现有技术螺旋卷式膜元件的初始菌落量和运行10h后的菌落量对比。
表3
实验条件：
水试实验条件：测试液为250ppmNaCl溶液，操作压力为60psi，回收率15％。
污染实验条件：试验污染物为菌落数1*106的废水，操作压力为60psi，回收率15％，温度均控制在25℃左右。污染运行10h分别记录剩余菌落值，对膜元件整体抗菌能力进行对比评定。
实验结果：
从表1可以看出，本发明抗污染复合反渗透膜和普通反渗透膜相比水通量变化不大，而脱盐率有较大提高。由表2可以看出，抗污染膜元件具备很好的抗无机污染的能力，而交联层的独特结构提高了膜片的抗无机污染能力。从表3可以看出，耐污染抗菌复合反渗透膜与普通复合反渗透膜相比，表面结构杀菌能力更加强，抗冲刷能力更强，本发明的复合反渗透膜具备更广的应用域和更长的使用寿命。
Claims (7)
1.一种耐无机污染的抗菌反渗透膜，其基础反渗透膜片组成包括无纺布层、聚合物支撑层和聚酰胺功能层，改性后的膜片，其特征在于：在聚酰胺功能层上形成交联网状功能涂层。
2.根据权利要求1所述的耐无机污染的抗菌反渗透膜，其特征在于：所述的功能涂层，是涂覆含有羟基的聚合物、纳米杀菌微粒、交联剂的混合溶液，然后经过50℃～100℃的烘干处理所得。
3.根据权利要求2所述的耐无机污染的抗菌反渗透膜，其特征在于：所述含有羟基的聚合物特征是水溶性。
4.根据权利要求2所述的耐污染抗菌复合反渗透膜，其特征在于：所述的纳米杀菌微粒含有羟基。
5.根据权利要求2所述的耐无机污染的抗菌反渗透膜，其特征在于：所述的交联剂为多官能团醛、多官能团酸和酸酐类。
6.根据权利要求1所述的耐无机污染的抗菌反渗透膜的制备方法，其特征在于：将基础反渗透膜片与含有羟基的聚合物、纳米杀菌微粒、交联剂的溶液接触2s～60s，随后放入50℃～100℃的烘箱中反应2～30min，即得耐无机污染抗菌反渗透膜。
7.根据权利要求6所述的耐无机污染的抗菌反渗透膜的制备方法，其特征在于：含有羟基的聚合物在溶液中的质量浓度0.05％～10％，交联剂在溶液中的总质量浓度为0.05％～5％，纳米微粒在溶液中的总质量浓度为0.01％～5％，常温混合搅拌均匀即可。
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Legal Events
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Owner name: BEIJING ZHONGKE YULONG WATER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: DENG ZIHUA Effective date: 20120806 |
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100107 CHAOYANG, BEIJING TO: 100080 HAIDIAN, BEIJING |
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Effective date of registration: 20120806 Address after: 100080 Beijing city Haidian District North Fourth Ring Road No. 9 Yingu building room 907 Applicant after: Beijing Zhongke Yulong water affair science and Technology Co.,Ltd. Address before: 100107 Beijing Chaoyang District City Hospital No. 6 Qing City tomorrow 3-2-2005 Applicant before: Deng Zihua |
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Owner name: SHANDONG JOZZON MEMBRANE TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BEIJING ZHONGKE YULONG WATER TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20140421 |
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Effective date of registration: 20140421 Address after: 257599, No. 56, Xing Xing Road, Kenli economic and Technological Development Zone, Shandong, Dongying Applicant after: SHANDONG JOZZON MEMBRANE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100080 Beijing city Haidian District North Fourth Ring Road No. 9 Yingu building room 907 Applicant before: Beijing Zhongke Yulong water affair science and Technology Co.,Ltd. |
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Denomination of invention: An inorganic pollution resistant antibacterial reverse osmosis membrane and its preparation method Effective date of registration: 20200820 Granted publication date: 20140604 Pledgee: BEIJING JIUZHANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG JOZZON MEMBRANE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020990001001 |
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Effective date of registration: 20230625 Address after: 100080 room 909, No.9, North Fourth Ring Road West, Haidian District, Beijing Patentee after: BEIJING JIUZHANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co.,Ltd. Address before: 257599 No.56 Shengxing Road, Kenli economic and Technological Development Zone, Dongying City, Shandong Province Patentee before: SHANDONG JOZZON MEMBRANE TECHNOLOGY CO.,LTD. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230627 Granted publication date: 20140604 Pledgee: BEIJING JIUZHANG ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG JOZZON MEMBRANE TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2020990001001 |