CN103240009A - 一种用于海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海水淡化的聚酰胺反渗透膜及其制备方法。本发明包括以下步骤：（a）配制水相溶液A；（b）配制有机相溶液B；（c）使聚砜支撑层上浸有水相溶液A并除去多余的水相溶液A，将这种支撑层与有机相溶液B接触并除去多余的有机相溶液B，放入烘箱烘干，在支撑层上制得聚氨酯层。本发明的优点是制备聚酰胺反渗透膜具有生产时操作简单，成本低、易控制等特点。用32000ppmNaCl水溶液作为原水，温度25℃、PH为6.4-7.3、压力为800psi的条件下测得脱盐率在99.5%以上，水通量在32L/m2·h以上。本发明可广泛应用于海水淡化领域。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化领域，具体是一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法。
背景技术
海水淡化技术始于上世纪中叶，经过大半个世纪的发展，实践证明只有多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）、压汽蒸馏（VC）和反渗透（RO）等适用于大型海水淡化。而反渗透海水淡化技术从1953年Reid制备得到的均质醋酸纤维素反渗透膜到60年代由Riley和Cadoffe等开发的全新复合型反渗透膜制膜工艺，只用了短短的十几年时间。而这种全新的制膜工艺也加快了反渗透膜在海水淡化领域的推广，反渗透海水淡化技术自上世纪70年代进入海水淡化市场后的蓬勃发展，到目前已占世界淡化水总量的50%左右。
常规的反渗透膜只能处理含盐量较低的盐水，并且操作压力也不能过高（小于600psi），当盐水的含盐量过高，其脱盐率会迅速下降，而如果加大操作压力，则会破坏反渗透膜的结构，同样会降低其性能，可见常规反渗透膜无法运用于海水的淡化。中国专利公开号CN184023A公开的反渗透膜用2000ppm的NaCl水溶液在225psi的压力下得到的脱盐率为98.9%，透水性为21.3gfd。；中国专利公开号CN1919428A公开的反渗透膜用250ppmNaCl水溶液在60psi压力下得到的脱盐率为98.5%以上，水通量为1.1m3/m2.日以上；中国专利公开号CN101601975A公开了一种“复合反渗透膜”，在均苯三甲酰氯中混合了一定量的联苯四甲酰氯以提高聚酰胺的耐压密性，但提高并不是很明显，而且有两种原料同时反应，在生产过程中，需对其比例的进行控制，增加了一定的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于通过工艺条件的控制，以更简单实用的方法制备一种可用于海水淡化的聚酰胺反渗透膜，并具有高脱盐率和高通量。
本发明的另一个目的在于提供该海水淡化反渗透膜的制备方法。
本发明的聚酰胺反渗透膜，用32000ppmNaCl水溶液作为原水，温度25℃、PH为6.4-7.3、压力为800psi的条件下测得脱盐率在99.5%以上，水通量在32L/m2·h以上。
一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，包括一下步骤：
（1）水相溶液A的配制：选用多官能团芳胺、杂环脂肪胺中的一种或两种溶解于水中，其中胺类物质在水溶液中的质量浓度为0.1～10.0%，待上述胺类完全溶解后，再在该水溶液中加入占水溶液质量0.1%～5.0%的催化剂，搅拌溶解后即得水相溶液A，所述的催化剂为相转移催化剂与三乙胺的混合物；
（2）有机相溶液B的配制：选用多官能团芳香类酰基卤化物溶解于含5～12个碳原子的脂肪烃、脂环烃和芳香烃中的一种或两种的有机溶剂中，其中酰基卤化物在该有机溶液中的质量浓度为0.02%～0.5%，搅拌溶解后即得有机相溶液B。
（3）使聚砜支撑层上浸有水相溶液A并除去多余的水相溶液A，将这种支撑层与有机相溶液B接触并除去多余的有机相溶液B，放入30～100℃的烘箱中烘干，制得聚氨酯膜。
上述的海水淡化聚酰胺反渗透膜的制备方法中，相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、三乙胺盐酸盐、或四丁基氯化铵等。
上述的海水淡化聚酰胺反渗透膜的制备方法中，所述的含5～12个碳原子的脂肪烃、脂环烃和芳香烃为碳原子个数为5～12脂肪烃、脂环烃、甲苯、乙苯、二甲苯、或三甲苯中的单一物质或两种及以上的混合物。
上述的海水淡化聚酰胺反渗透膜的制备方法中，更优的制备聚氨酯层条件为水相溶液A中胺类物质在水溶液中的质量浓度为0.5～5.0%，催化剂质量浓度为0.5～3.0%。
上述的海水淡化聚酰胺反渗透膜的制备方法中，更优的制备聚氨酯层条件为有机相溶液B中酰基卤化物在有机溶液中的质量浓度为0.05%～0.3%。
有益效果：本发明在水相溶液A中加入合适的相转移催化剂提高多胺与酰氯的反应速度，使制备的聚氨酯膜层具有更好的规则性和致密性，从而表现出高脱盐率和高水通量，并且在生产时操作简单，成本低、易控制。
具体实施方式
下面对本发明的实施作具体说明：
实施例1：
（1）水相溶液A的配制：将间苯二胺30g溶于1L水中，完全溶解后，再在该水溶液中加入苄基三乙基氯化铵20g及三乙胺4g，搅拌溶解后即得水相溶液A。
（2）有机相溶液B的配制：将均苯三甲酰氯300g溶于1LIsoparG，搅拌溶解后即得有机相溶液B。
（3）使聚砜支撑层上浸有水相溶液A并除去多余的水相溶液A，将这种浸有水相溶液A的支撑层与有机相溶液B接触40s后并除去多余的有机相溶液B，之后放入90℃的烘箱中保持5min，制得聚氨酯反渗透膜。
实施例2～3
按照实施例1相同的方法，选用不同的相转移催化剂，制备不同的聚氨酯反渗透膜；再将实施例1、实施例2、实施例3中的膜片装入测试平台后，用纯水在500psi的压力下冲洗15min后切换成32000ppmNaCl水溶液作为原水，温度控制在25℃、PH为6.4～7.3、压力为800psi的条件下测试膜片性能，结果如下表：
从上表可以看出，相转移催化剂对制备的聚氨酯反渗透膜的性能有决定性的影响。
实施例4～7
按照实施例2相同的方法，其中步骤（1）、（2）同实施例2；步骤（3）选用不同的烘箱温度，进行实施操作，具体见下表所示：
从上表可以看出，不同的反应后处理温度对聚氨酯反渗透膜的性能影响极大，将温度控制在90℃左右能得到性能较佳的聚氨酯反渗透膜。
实施例8～10
步骤（1）、（3）按实施例2相同的方法，步骤（2）以不同的有机相溶剂替换IsoparG制得聚氨酯反渗透膜，具体见下表：
从上表可以看出，所选择的有机相溶剂对聚氨酯反渗透膜的性能也有较大影响，有机相溶剂为IsoparG或正癸烷都能得到较好性能的聚氨酯反渗透膜。
实施例11-22
步骤（1）水相溶液A的配制与实施例2相同；步骤（2）中改变TMC的加入量，具体见下表；步骤（3）改变烘箱的温度，制得聚氨酯反渗透膜。
相应的测试结果见下表：
Claims (6)
1.一种用于海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）水相溶液A的配制：选用多官能团芳胺、杂环脂肪胺中的一种或两种溶解于水中，其中胺类物质在水溶液中的质量浓度为0.1～10.0%，待上述胺类完全溶解后，再在该水溶液中加入占水溶液质量0.1%～5.0%的催化剂，搅拌溶解后即得水相溶液A；所述的催化剂为相转移催化剂与三乙胺的混合物；
（2）有机相溶液B的配制：选用多官能团芳香类酰基卤化物溶解于含5～12个碳原子的脂肪烃、脂环烃、或芳香烃中的一种或几种的混合有机溶剂中，其中酰基卤化物在该有机溶液中的质量浓度为0.02%～0.5%，搅拌溶解后即得有机相溶液B；
（3）使聚砜支撑层上浸有水相溶液A并除去多余的水相溶液A，将这种支撑层与有机相溶液B接触并除去多余的有机相溶液B，放入30～100℃的烘箱中烘干，制得聚氨酯膜。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、三乙胺盐酸盐、或四丁基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于：水相溶液A中胺类物质在水溶液中的质量浓度为0.5～5.0%，催化剂质量浓度为0.5～3.0%。
4.根据权利要求1所述的一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的有机溶剂为碳原子个数为5～12脂肪烃、脂环烃、甲苯、乙苯、二甲苯、或三甲苯的一种或几种的混合溶剂。
5.根据权利要求1所述的一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于：有机相溶液B中酰基卤化物在有机溶液中的质量浓度为0.05%～0.3%。
6.根据权利要求1所述的一种海水淡化的聚酰胺反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤（3）中烘箱中烘干温度为90℃。
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