CN107551824A - 一种新型海水脱硼反渗透膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高脱硼海水淡化反渗透膜及其制备方法，将柔性链状聚异丁烯高分子和均苯三甲酰氯溶解在正己烷中作为有机相，与间苯二胺水相溶液在聚砜支撑膜上用界面聚合法成膜。本发明通过在有机相中共混柔性链状高分子，在界面聚合的同时穿插到刚性聚酰胺网络形成半互穿亲疏水网络结构。所制备的反渗透膜对硼具有较高的选择性，制膜方法简单易行，所用共混高分子简单易得，具有良好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种反渗透膜的制备工艺，具体是指一种新型海水脱硼反渗透膜的制备方法。
背景技术
硼是人和动植物所必需的营养元素之一，能促进碳水化合物的运输和代谢，促进半纤维及其有关细胞壁物质的合成，促进细胞生长和分裂，促进叶绿体结构和基粒的形成，但长时间与硼化物或硼含量过高物质接触会对农作物和人体产生不利影响；高含量的硼会可导致不育、胎儿畸形和发育不良等疾病。硼还会对一些工业生产产生不利影响。
海水中硼含量为0.5～9.6mg/L，平均含硼量为4.6mg/L。反渗透膜技术能够去除海水中99％以上的离子，但是对硼的去除率为80％左右。这主要是由于硼酸的分子直径小于反渗透膜的膜孔径，很容易通过反渗透膜进入产水，导致硼的去除率很低。其次，因为硼在海水中主要以硼酸的形式存在，它是一种不带电荷的质子酸(电性弱)，能够和膜上的有效部分以氢键的形式结合，与碳酸或水以相同的方式扩散到离子浓度低的溶液中去。
因此，人们开展了大量关于提高海水脱硼率的研究，如提高原水的pH值，使其在碱性下生成B(OH)4 -、提高操作压力增加脱硼率、采用多级反渗透、后处理吸附工艺等；虽然这些工艺一定程度上提高了海水脱硼率，但工艺繁琐，增加了制水成本。
发明内容
本发明针对反渗透膜在海水淡化中硼元素难以脱出的问题，提出了一种新型海水脱硼反渗透膜的制备方法
本发明通过以下技术方案得以实现：一种新型海水脱硼反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚异丁烯高分子加入到正己烷中搅拌溶解；再加入均苯三甲酰氯搅拌形成均一透明的有机相，密封静置2小时以上；将间苯二胺溶解制成水相溶液，调节pH至10；将水相溶液倒在聚砜支撑膜上静置5分钟，然后倒掉多余的水相，沥干至膜表面无肉眼可见的水渍；再倒入含有聚异丁烯和均苯三甲酰氯的有机相，反应30s后放入烘箱中烘干成膜。
进一步的，其中有机相和水相浓度，均苯三甲酰氯质量体积比分数为0.05-0.20％g/ml，聚异丁烯质量体积比分数为0.1-1.0％g/ml，间苯二胺质量体积比分数为1.0-3.0％g/ml，聚异丁烯高分子的分子量为200000～250000g/mol。
将1.0％的三乙胺水溶液和盐酸溶液混合后用于调节水相pH值。
本发明所用的聚异丁烯高分子，英文名称：Polyisobutylene，简称：PIB，结构式如下：
有益效果：本发明在有机相中共混柔性链状聚异丁烯高分子，在界面聚合的同时穿插到刚性聚酰胺网络，形成半互穿亲疏水网络结构。聚异丁烯分子链的进入缩小的选择性皮层的孔道结构，增强了孔道筛分效应，并改变的反渗透膜的亲疏水性，这种效应不利于硼的扩散，有效的提高了反渗透膜对硼的去除。该方法具有工艺简单，原料经济易得，易于工业化。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此：
实施例1
将柔性链状聚异丁烯高分子加入到正己烷中搅拌溶解，质量体积比分数为0.3％(g/ml)；将均苯三甲酰氯加入到含有聚异丁烯的正己烷中，质量体积分数为0.10％(g/ml)，搅拌形成均一透明的有机相。将间苯二胺溶解制成水相溶液质量体积分数为2.0％(g/ml)(三乙胺和盐酸调节pH＝10)。将水相溶液倒在聚砜支撑膜上，静止5分钟，然后去除多余的水相，沥干至膜表面无肉眼可见的水渍，再倒入含有聚异丁烯和均苯三甲酰氯的有机相，反应30s后放入烘箱中烘干成膜(热处理温度80度，时间10分钟)。
在1.55MPa压力下测试，膜片对Na2B4O7·10H2O的脱出率为93.12％，渗透通量为44.17(L/m2*h)。
实施例2
将均苯三甲酰氯加入到正己烷中，质量体积分数为0.10％(g/ml)，搅拌形成均一透明的有机相。将间苯二胺溶解制成水相溶液质量体积分数为2.0％(g/ml)(三乙胺和盐酸调节pH＝10)。将水相溶液倒在聚砜支撑膜上，静止5分钟，然后去除多余的水相，沥干至膜表面无肉眼可见的水渍，再倒入含有聚异丁烯和均苯三甲酰氯的有机相，反应30s后放入烘箱中烘干成膜(热处理温度80度，时间10分钟)。
在1.55MPa压力下测试，膜片对Na2B4O7·10H2O的脱出率为81.36％，渗透通量为90.95(L/m2*h)。
本实施例是未使用聚异丁烯高分子的对照试验，可见本发明中，聚异丁烯高分子链在聚酰胺网络中互穿，缩小了孔道结构，从而提高了硼的脱出率
实施例3
改变柔性链状聚异丁烯高分子共混质量体积比分数，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
Claims (2)
1.一种新型海水脱硼反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
将聚异丁烯高分子加入到正己烷中搅拌溶解；再加入均苯三甲酰氯搅拌形成均一透明的有机相，密封静置2小时以上；将间苯二胺溶解制成水相溶液，调节pH至10；将水相溶液倒在聚砜支撑膜上静置5分钟，然后倒掉多余的水相，沥干至膜表面无肉眼可见的水渍；再倒入含有聚异丁烯和均苯三甲酰氯的有机相，反应30s后放入烘箱中烘干成膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其中有机相和水相浓度，均苯三甲酰氯质量体积比分数为0.05-0.20％g/ml，聚异丁烯质量体积比分数为0.1-1.0％g/ml，间苯二胺质量体积比分数为1.0-3.0％g/ml，聚异丁烯高分子的分子量为200000～250000g/mol。
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