CN104492274A - 一种反渗透膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种反渗透膜的制备方法，聚合反应步骤和后处理步骤，其中所述后处理步骤具体为：待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即浸入含有0.1％-10wt％的改性剂的水溶液中10-600s，即制得反渗透膜，并将制备好的反渗膜泡入纯水中。改性后的反渗透膜的膜通量能够在原有通量的基础上提升20％-40％，膜的脱盐率可以基本保持增长幅度1-3个百分点之内，改善了反渗透膜的整体性能。

Description

一种反渗透膜的制备方法
技术领域
本发明涉及反渗透膜的后处理技术，具体涉及一种反渗透膜的制备方法。
背景技术
反渗透膜一般需要在较高的压力下运行，运行成本相对较高。为了解决现有RO膜由于其表面致密的脱盐层导致的通量均较低的缺陷，通常采用在水相和油相中加入亲水性小分子添加剂的途径，通过在界面聚合反应中影响反应的程度来增加聚酰胺脱盐层的疏松度，进而提高膜的通量：如采用在水相中添加小分子醇类或醚类，从而使其与油相的酰氯单体参与反应从而降低脱盐层的致密度，或者采用在油相中添加具有与聚酰胺溶度参数比较接近的非质子性溶剂如N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等来控制酰氯的水解程度，从而增加脱盐层的疏松度。
现有的改善膜通量的方法中，如果添加物的量太小，则对膜性能的影响也非常微小，带来的膜性能提升效果并不显著；如果添加量太大，一是会造成与水相油相的溶解性能变差导致水相油相溶液不均匀稳定，二是会造成膜性能特别是脱盐率的急剧衰减。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种反渗透膜的制备方法，旨在使反渗透膜的通量和脱盐率均能以提升。
本发明采用的技术方案具体为：
一种反渗透膜的制备方法，包括聚合反应步骤和后处理步骤，其中：
所述聚合反应步骤具体为：
配制0.1％-10wt％的水相溶液，然后搅拌均匀；再配制0.1％-10wt％的油相溶液；
首先将具有支撑层的超滤膜片固定于玻璃板，然后将水相溶液倒入超滤膜片的膜表面，保证膜片上方的液体厚度为0.5-1cm；放置10-600s后，将水相溶液倒掉；
待超滤膜片表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片的膜表面，保证膜片上方的液体厚度为0.5-1cm；放置10-600s后，将油相溶液倒掉；
所述后处理步骤具体为：
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即浸入含有0.1％-10wt％的改性剂的水溶液中10-600s，即制得反渗透膜，将制备好的反渗膜泡入纯水中。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述后处理步骤中，将超滤膜片依次浸入若干组改性剂中。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述后处理步骤中，若干组所述改性剂的成分相同或者不同。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述后处理步骤中，若干组所述改性剂的浓度相同或者不同。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述后处理步骤中，浸入若干组上述改性剂的时间相同或者不同。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述水相溶液为多官能芳香族胺类溶液。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述油相溶液为多官能团酰氯的有机相溶液。
在上述反渗透膜的制备方法中，在所述改性剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铝、偏硅酸钠、偏硅酸钾、偏硅酸铝、原硅酸钠、原硅酸钾、原硅酸铝、磷酸钠、磷酸钾、或者琥珀酸钠中的一种或几种。
本发明产生的有益效果是：
本发明的处理方法，通过在制备过程界面聚合反应完成后，将界面聚合反应完成后的膜经过改性剂的水溶液中浸泡一定时间，通过改性剂分子结构中的大体积的酸根阴离子与聚酰胺脱盐层上的酰胺键进一步络合反应生成亲水性络合基团，从而增加膜的通量，同时由于增加了脱盐层上的电荷效应，膜的脱盐率也有一定程度的提升它含有多孔载体和聚酰胺表面。
改性后的效果比较明显，膜通量提升约20％-40％，膜通量的提高显著；膜的脱盐率的增长幅度在1-3个百分点之内，脱盐率的提升明显；而且添加剂均为已经工业化的产品，成本低廉且易得，尤其适于工业化的放大生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
实施例1：
配制质量分数为3wt％的间苯二胺溶液(油相溶液)，并搅拌均匀；
再配制质量分数为0.08wt％的多官能团酰氯的正己烷溶液(水相溶液)；
首先将聚砜超滤膜片(截留分子量68000左右)固定在玻璃板上，然后将一定体积的水相溶液倒入超滤膜片表面，放置10s后将水相溶液倒掉；
待膜表面的水相溶液晾干后，再将一定体积的油相溶液倒入膜表面，放置10s后将油相溶液倒掉；
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，即制得高通量的反渗透膜，将制备好的反渗透膜泡入纯水中，待测。
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，进行聚合反应后的后处理，后处理步骤中，可以将超滤膜片依次浸入一组或者大于一组的若干组改性剂中，且若干组改性剂的成分、浓度、以及浸入每组改性剂的时间都可以相同或者不同。如：
实施例2：
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即依次浸入质量分数分别为2％、4％和6％的柠檬酸钠水溶液(改性剂)中均2min，其他操作步骤同实施例1。
实施例3：
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即依次浸入质量分数均为4％的柠檬酸钾、原硅酸铝、琥珀酸钠和磷酸钾水溶液(改性剂)中均2min，其他操作步骤同实施例1。
实施例4：
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即浸入质量分数为2％的柠檬酸钠水溶液(改性剂)中，当浸泡时间为2min、4min和8min时需将膜片取出。其他操作步骤同实施例1。
对反渗透膜分离性能的评价：
用250mg/L的NaCl水溶液为供料液，采用反渗透膜评价仪测定纳滤复合膜的渗透水通量，通过测定进料液和渗出液的电导率推出相关浓度，然后根据式(1)计算脱盐率，并根据式(2)计算膜的渗透水通量，测试所用膜的有效面积为23.75cm2，测试所用压力均为0.3MPa。
R = C f - C p C f × 100 % - - - ( 1 )
式中：
Cf-进料液浓度；
Cp-渗出液浓度。
F = V At - - - ( 2 )
式中：
V-渗透水的体积；
A-膜的有效面积；
t-时间。
不同含量柠檬酸钠处理后的膜性能对NaCl溶液截留测试结果如表1所示(实施例1和2所制备的反渗透膜)：
表1：不同含量柠檬酸钠处理后的膜性能
改性剂含量 通量(LMH) 脱盐率(％)
无处理(实施例1) 16.2 96.9
2％柠檬酸钠(实施例2) 19.8 97.4
4％柠檬酸钠(实施例2) 23.2 97.8
6％柠檬酸钠(实施例2) 25.8 98.1
不同种类改性剂处理后的膜性能对NaCl溶液截留测试结果如表2所示(实施例1和3所制备的反渗透膜)：
表2：不同种类改性剂处理后的膜性能
改性剂种类 通量(LMH) 脱盐率(％)
无处理(实施例1) 16.2 96.9
4％柠檬酸钾(实施例3) 19.3 97.3
4％原硅酸铝(实施例3) 20.6 97.8
4％琥珀酸钠(实施例3) 21.7 97.5
4％磷酸钾(实施例3) 22.4 97.4
不同时间改性剂处理后的膜性能对NaCl溶液截留测试结果如表3所示(实施例1和4所制备的反渗透膜)：
表3：不同时间改性剂处理后的膜性能
改性剂处理时间 通量(LMH) 脱盐率(％)
无处理(实施例1) 16.2 96.9
2％柠檬酸钠2min(实施例4) 19.8 97.4
2％柠檬酸钠4min(实施例4) 23.9 97.9
2％柠檬酸钠8min(实施例4) 27.6 98.1
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，如采用各种较大体积分子的阴离子基团和碱金属阳离子基团组成的盐类的改性剂，如与本申请的改性剂结构类似，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括聚合反应步骤和后处理步骤，其中：
所述聚合反应步骤具体为：
配制0.1％-10wt％的水相溶液，然后搅拌均匀；再配制0.1％-10wt％的油相溶液；
首先将具有支撑层的超滤膜片固定于玻璃板，然后将水相溶液倒入超滤膜片的膜表面，保证膜片上方的液体厚度为0.5-1cm；放置10-600s后，将水相溶液倒掉；
待超滤膜片表面的水相溶液晾干后，再将油相溶液倒入超滤膜片的膜表面，保证膜片上方的液体厚度为0.5-1cm；放置10-600s后，将油相溶液倒掉；
所述后处理步骤具体为：
待膜表面的有机溶剂完全挥发后，立即浸入含有0.1％-10wt％的改性剂的水溶液中10-600s，即制得反渗透膜，将制备好的反渗膜泡入纯水中。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中，将超滤膜片依次浸入若干组改性剂中。
3.根据权利要求2所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中，若干组所述改性剂的成分相同或者不同。
4.根据权利要求2所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中，若干组所述改性剂的浓度相同或者不同。
5.根据权利要求2所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述后处理步骤中，浸入若干组所述改性剂的时间相同或者不同。
6.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述水相溶液为多官能芳香族胺类溶液。
7.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述油相溶液为多官能团酰氯的有机相溶液。
8.根据权利要求1所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述改性剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、柠檬酸铝、偏硅酸钠、偏硅酸钾、偏硅酸铝、原硅酸钠、原硅酸钾、原硅酸铝、磷酸钠、磷酸钾、或者琥珀酸钠中的一种或几种。
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