CN106178998A - 超低压高通量复合反渗透膜的制备方法及其制得的反渗透膜 - Google Patents

超低压高通量复合反渗透膜的制备方法及其制得的反渗透膜 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，包括如下步骤：(1)水相液的配制、(2)油相溶液的配制以及(3)产品制备三个步骤，在水相液中加入水溶性添加剂，在油相溶液中加入油溶性添加剂，使得本发明生产的反渗透膜在1500ppmNaCl、pH值7.5～8、温度25℃，测试压力150psi条件下，脱盐率达到98.40％～99.30％，水通量为55.0gfd～62.5gfd。

Description

超低压高通量复合反渗透膜的制备方法及其制得的反渗透膜
技术领域
本发明涉及反渗透膜技术领域，特别是指一种超低压高通量复合反渗透膜的制备方法及其制得的反渗透膜。
背景技术
反渗透技术是在一定压力作用下，借助于反渗透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，与其他膜种(纳滤、超滤、微滤等)相比，具有更小的膜孔径，可有效去除水中盐类、有机物、胶体、细菌等杂质。反渗透膜已经广泛应用于环境、制药、化工、工业等多个行业和领域。为了提高反渗透膜的效率，一些公司与研究机构尝试了许多提高膜产水量的方法，但往往需要的工作压力比较高，或者其脱盐率很低，在一定程度上制约了反渗透膜的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的一方面在于提出一种超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，另一方面在于提出上述方法制得的反渗透膜。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)水相液的配制：向水中先后加入芳香族多官能胺、表面活性剂和水溶性添加剂，搅拌均匀后，向所得水溶液中加入氢氧化钠调节溶液pH值至7～9即得水相液，其中，所述芳香族多官能胺占水溶液的重量浓度为3％，表面活性剂占水溶液的重量浓度为0.5％，水溶性添加剂占水溶液的重量浓度0.3％～1.0％；
(2)油相溶液的配制：在含有8～12个碳原子的烷烃混合液ISOPAR G中先后加入芳香族多官能性酰基卤化物和油溶性添加剂，搅拌溶解后得到油相溶液，其中，所述芳香族多官能性酰基卤化物占总溶液的重量浓度为0.12％，油溶性添加剂占总溶液的重量浓度为0.3％～0.8％；
(3)产品制备：首先将涂有聚砜的无纺布底膜浸入水相溶液保持30秒，用表面抛光的不锈钢辊除去无纺布底膜表面多余的水相溶液后，再将该无纺布底膜浸入油相溶液并保持40秒，除去表面残余油相溶液后，接着进入80℃烘箱中保持5分钟，再经后续清洗烘干后，最终得到高通量复合型反渗透膜。
作为优选地，所述步骤(1)中，所述芳香族多官能胺为间苯二胺，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或者十二烷基磺酸钠，所述水溶性添加剂为邻甲氧基苯酚、甲基吡咯烷酮、邻苯二胺、对苯二胺、异丙醇中的一种。
作为优选地，所述步骤(2)中，所述芳香族多官能性酰基卤化物为均苯三甲酰氯，所述油溶性添加剂为苯甲酰氯。
根据上述超低压高通量复合反渗透膜的制备方法制得的反渗透膜，在多孔聚砜支撑底膜上复合得到聚酰胺超薄功能分离层，在1500ppmNaCl、pH值7.5～8、温度25℃，测试压力150psi条件下，脱盐率达到98.40％～99.30％，水通量为55.0gfd～62.5gfd。
本发明与现有技术相比具有的有益效果为：一方面向水相溶液中加入极性溶剂添加剂，有利于增强水油两相界面反应时混溶能力，降低界面强度，提高水相中多官能胺单体的扩散迁移能力，使反应过程快速而剧烈，形成一层薄且致密的聚酰胺分离层；另一方面，在油相溶液中加入链终止反应添加剂，能使链反应提前终止，得到相对分子量小的链状聚合物，使进一步反应生成的交联网状体系相对疏松，从而提高水通量，本发明的产品在1500ppmNaCl、pH值7.5～8、温度25℃，测试压力150psi条件下，脱盐率达到98.40％～99.30％，水通量为55.0gfd～62.5gfd。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。
本发明采用自制的多孔聚砜支撑底膜，将其先浸水相液，再浸油相溶液，两相通过界面聚合反应得到聚酰胺超薄功能分离层，再经后处理清洗最终得到复合型反渗透膜片。为了在超低压驱动下得到较高水通量且保证膜片脱盐率可控，本发明关键技术在于控制水相液中水溶性添加剂种类与含量，以及油相溶液中油溶性添加剂的含量。下面结合具体实施案例来详细描述。
对比例：水相液和油相溶液中无添加剂加入。
反渗透膜制备方法如下：
(1)水相液的配制：将所占比重分别为3％的间苯二胺及0.5％的十二烷基苯磺酸溶解于水中，搅拌均匀，然后向所得水溶液中加入氢氧化钠调节溶液pH值至7～9；
(2)油相溶液的配制：将所占比重为0.12％的均苯三甲酰氯溶解在烷烃混合溶液ISOPAR G中，搅拌均匀后即得；
(3)产品制备：首先将涂有聚砜的无纺布底膜浸入水相溶液保持30秒，用表面抛光的不锈钢辊除去表面多余的水相溶液后，再将该底膜浸入油相溶液并保持40秒，除去表面残余油相溶液后，接着进入80℃烘箱中保持5分钟，再经后续清洗烘干后，最终得到高通量复合型反渗透膜。
膜片采用以下条件进行检测：1500ppmNaCl、pH值7.5～8、温度25℃，测试压力150psi，所得结果见表1。
实施例1～5：水相液中加入水溶性添加剂。
水相液的配制中分别加入①0.3％、②0.5％、③1.0％的水溶性添加剂，其余步骤同对比例，检测结果见表1。
表1
由表1数据可知，水相溶液中添加水溶性添加剂对膜片水通量提升很明显，而脱盐率下降程度可接受。
实施例6：油相溶液中加入油溶性添加剂。
油相溶液的配制中分别加入①0.3％、②0.5％、③0.8％的油溶性添加剂-苯甲酰氯，其余步骤同对比例，检测结果见表2。
表2
由表2数据可知，随苯甲酰氯浓度提高，膜片水通量提高，但到一定量后，水通量提升变缓，而脱盐率持续下降，可见0.5％加入量是比较合适的。
实施例7～11：水相液中加入水溶性添加剂，油相溶液中加入油溶性添加剂。
水相液的配制中分别加入①0.3％、②0.5％、③1.0％的水溶性添加剂；油相溶液的配制中加入①0.3％、②0.5％、③0.8％的油溶性添加剂，其余步骤同对比例，检测结果见表3。
表3
由表2数据可知，水相液与油相溶液中都加入添加剂对膜片水通量提升效果更显著，而脱盐率可控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)水相液的配制：向水中先后加入芳香族多官能胺、表面活性剂和水溶性添加剂，搅拌均匀后，向所得水溶液中加入氢氧化钠调节溶液pH值至7～9即得水相液，其中，所述芳香族多官能胺占水溶液的重量浓度为3％，表面活性剂占水溶液的重量浓度为0.5％，水溶性添加剂占水溶液的重量浓度0.3％～1.0％；
(2)油相溶液的配制：在含有8～12个碳原子的烷烃混合液ISOPAR G中先后加入芳香族多官能性酰基卤化物和油溶性添加剂，搅拌溶解后得到油相溶液，其中，所述芳香族多官能性酰基卤化物占总溶液的重量浓度为0.12％，油溶性添加剂占总溶液的重量浓度为0.3％～0.8％；
(3)产品制备：首先将涂有聚砜的无纺布底膜浸入水相溶液保持30秒，用表面抛光的不锈钢辊除去无纺布底膜表面多余的水相溶液后，再将该无纺布底膜浸入油相溶液并保持40秒，除去表面残余油相溶液后，接着进入80℃烘箱中保持5分钟，再经后续清洗烘干后，最终得到高通量复合型反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述芳香族多官能胺为间苯二胺，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或者十二烷基磺酸钠，所述水溶性添加剂为邻甲氧基苯酚、甲基吡咯烷酮、邻苯二胺、对苯二胺、异丙醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的超低压高通量复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述芳香族多官能性酰基卤化物为均苯三甲酰氯，所述油溶性添加剂为苯甲酰氯。
4.根据权利要求1～3任一项所述的超低压高通量复合反渗透膜的制备方法制得的反渗透膜，其特征在于，在多孔聚砜支撑底膜上复合得到聚酰胺超薄功能分离层，在1500ppmNaCl、pH值7.5～8、温度25℃，测试压力150psi条件下，脱盐率达到98.40％～99.30％，水通量为55.0gfd～62.5gfd。
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