CN108246113A - 一种大通量复合反渗透膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大通量复合反渗透膜的制备方法，方法包括：用氧化石墨烯改性聚芳砜，通过浸没凝胶相转化制得具有不对称结构的多孔支撑膜，多孔支撑膜表面分别浸渍溶液a和溶液b，在所述多孔支撑膜上得到聚酰胺层，聚酰胺层与多孔支撑膜构成复合反渗透膜；所述的氧化石墨烯改性聚芳砜，将氧化石墨烯溶解在有机溶剂中，然后通过超声波参杂在聚芳砜溶液中，然后将配制好的溶液通过浸没凝胶相转化涂布在无纺布上，得到具有不对称结构多孔支撑层。实施本发明的制备方法获得的复合反渗透膜具有使用寿命长，耐高温，耐酸碱的优点。

Description

一种大通量复合反渗透膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种反渗透膜的制造领域，更具体而言，涉及一种大通量复合反渗透膜的制备方法。
背景技术
渗透是溶剂穿过隔离两种溶液的半透性分离膜而从具有低溶质浓度的溶液向另一具有高溶质浓度的溶液移动的现象。在这种情况下，通过溶剂移动而作用在具有高溶质浓度的溶液上的压力被称作渗透压。然而，当施加比渗透压水平更高的外部压力时，溶剂向具有低溶质浓度的溶液移动，这种现象被称作反渗透。根据反渗透原理，可以使用压力梯度作为驱动力，通过半透膜对各种类型的盐或有机物质进行分离。利用反渗透现象的反渗透膜已经被用于分离分子水平的物质，从盐水或海水中去除盐，以及提供可供家庭、商业和工业使用的水。
衡量反渗透膜的参数是水通量，现有技术中的反渗透膜对地表水为8-14gfd，地下水是14-18gfd,反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99％,对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99％，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98％(膜使用时间越长，化学清洗次数越多，反渗透膜脱盐率越低。)；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98％，但对分子量小于100的有机物脱除率较低。然而，进水压力、进水温度、进水PH值、进水盐浓度对反渗透膜的影响非常大，足以影响到上述的标准值。
发明内容
发明的目的在于提供一种大通量复合反渗透膜的制备方法，该渗透膜具有使用寿命长，耐高温，耐酸碱等特点，是通过如下技术方案实现的。
一种大通量复合反渗透膜的制备方法，方法包括：
用氧化石墨烯改性聚芳砜，通过浸没凝胶相转化制得具有不对称结构的多孔支撑膜，多孔支撑膜表面分别浸渍溶液a和溶液b，在所述多孔支撑膜上得到聚酰胺层，聚酰胺层与多孔支撑膜构成复合反渗透膜；
所述的氧化石墨烯改性聚芳砜，将氧化石墨烯溶解在有机溶剂中，然后通过超声波参杂在聚芳砜溶液中，然后将配制好的溶液通过浸没凝胶相转化涂布在无纺布上，得到具有不对称结构多孔支撑层；
其中：所述溶液a的溶质为芳香胺和/或脂肪胺，溶剂为水；
所述溶液b的溶质为芳香酰氯和/或脂肪酰氯，溶剂为有机溶剂；
其中：溶液的质量配比是，高分子15％-22％，致孔剂4％-10％，氧化石墨烯0.01％-0.1％，溶剂67.9％-80.99％；
将氧化石墨烯按比例在溶剂中超声分散24小时，然后加入致孔剂和高分子，加热真空搅拌24小时。
其中，所述多孔支撑层的厚度为20～400nm，多孔支撑层的孔的孔径为15～50nm。
进一步的，多孔支撑膜浸渍在所述溶液a中的时间为5～30秒，多孔支撑层浸渍在所述溶液b中的时间为2～20秒。
其中，所述的聚芳砜为聚醚砜或聚醚醚砜。
所述的无纺布为聚酯无纺布。
所述有机溶剂为含有4～10个碳原子的脂肪烃、环脂烃和芳香烃中的一种或多种。
所述复合反渗透膜，由所述含氧化石墨烯改性聚芳砜和所述聚酰胺层叠加组成。
进一步的，所述溶液中，高分子为：聚芳砜、聚芳醚砜、聚四氟乙烯中的一种；致孔剂为水与丙酮、乙二醇甲醚、乙二醇中的一种组成的混合溶液；溶剂为二甲基甲酰胺，甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜，二甲基乙酰胺中的一种
实施本发明，氧化石墨烯和支撑聚芳砜高度相容，均匀分布，形成有效通道，减少了对水的阻隔从而大幅度提高了水通量。
支撑膜表面的氧化石墨烯具有较高比表面积，增强了和聚酰胺层的结合力，使聚酰胺层更为致密，而且有效厚度更薄，在提高了对盐分的脱除率的同时，也提高了水通量。
具有使用寿命长，耐高温，耐酸碱的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明公开一种大通量复合反渗透膜的制备方法，方法包括如下步骤：
步骤1、用氧化石墨烯改性聚芳砜，通过浸没凝胶相转化制得具有不对称结构的多孔支撑膜，多孔支撑膜表面分别浸渍溶液a和溶液b，在所述多孔支撑膜上得到聚酰胺层，聚酰胺层与多孔支撑膜构成复合反渗透膜；
步骤2、所述的氧化石墨烯改性聚芳砜，将氧化石墨烯溶解在含有4～10个碳原子的脂肪烃的有机溶剂中，然后通过超声波参杂在溶液中，然后将配制好的溶液通过浸没凝胶相转化涂布在聚酯无纺布上，得到具有不对称结构多孔支撑层，支撑层的孔径为15nm，支撑层的厚度为20nm，支撑层用于与反渗透膜贴合。
其中：所述溶液a是溶质为芳香胺，溶剂为水的混合溶液，多孔支撑膜浸渍在所述溶液a中的浸泡时间为5秒，形成一薄层聚酰胺层，具有耐高温、耐酸碱的特点。
溶液的质量配比是：聚芳砜15％，乙二醇甲醚4％，氧化石墨烯0.01％，二甲基甲酰胺溶剂80.99％，将氧化石墨烯按比例在溶剂中超声分散24小时，然后加入乙二醇甲醚和聚芳砜，加热真空搅拌24小时获得溶液。
由含氧化石墨烯改性聚芳砜和所述聚酰胺层叠加组成，得到未成品的复合反渗透膜。
最后，未成品的复合反渗透膜浸涂PVA，干燥后形成复合反渗透膜的保护层，可有效提高复合反渗透膜的寿命。
溶液b是溶质为芳香酰氯，溶剂为有机溶剂的混合溶液，多孔支撑层浸渍在溶液b中的浸泡时间为2秒。
本发明的具体实施例中，反渗透膜过滤的检测方法如下：
原水Nacl浓度1500PPM，压力150PSI，回收率15％。
水通量，在标准压力下，单位时间通过单位面积膜片的纯水量，通常用GFD表示—加仑每平方英尺每天。
脱盐率：从原水中脱出的盐含量，既原水浓度与产水浓度之差和原水浓度之比，通常用百分数表示。
如下表所示：
水通量(gfd) 脱盐率
现有技术 26.4 99.1％
实施例 35.2 99.5％
上表中，现有技术的参数来源是来源于互联网，参见背景技术中介绍，本实施例中的反渗透膜的水通量和脱盐率均优于现有技术的反渗透膜参数。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种大通量复合反渗透膜的制备方法，其特征在于，方法包括：
用氧化石墨烯改性聚芳砜，通过浸没凝胶相转化制得具有不对称结构的多孔支撑膜，多孔支撑膜表面分别浸渍溶液a和溶液b，在所述多孔支撑膜上得到聚酰胺层，聚酰胺层与多孔支撑膜构成复合反渗透膜；
所述的氧化石墨烯改性聚芳砜，将氧化石墨烯溶解在有机溶剂中，然后通过超声波参杂在聚芳砜溶液中，然后将配制好的溶液通过浸没凝胶相转化涂布在无纺布上，得到具有不对称结构多孔支撑层；
其中：所述溶液a的溶质为芳香胺和/或脂肪胺，溶剂为水；
所述溶液b的溶质为芳香酰氯和/或脂肪酰氯，溶剂为有机溶剂；
其中：溶液的质量配比是，高分子15％-22％，致孔剂4％-10％，氧化石墨烯0.01％-0.1％，溶剂67.9％-80.99％；
将氧化石墨烯按比例在溶剂中超声分散24小时，然后加入致孔剂和高分子，加热真空搅拌24小时。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔支撑层的厚度为20～400nm，多孔支撑层的孔的孔径为15～50nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，多孔支撑膜浸渍在所述溶液a中的时间为5～30秒，多孔支撑层浸渍在所述溶液b中的时间为2～20秒。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚芳砜为聚醚砜或聚醚醚砜。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无纺布为聚酯无纺布。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳香胺为对苯二胺、间苯二胺、均苯三胺、4,4‘-二氨基二本醚，3,5-二氨基苯甲酸和1,2,4-三胺基本中的至少一种，所述脂肪胺为乙二胺、丙二胺、丁二胺、戊二胺、三(2-氨乙基)胺、二乙烯三胺、N-(2-羟乙基)乙二胺、己二胺、1,3-二胺基环己烷、1,2-二胺基环己烷、1,4-二氨基环己烷、哌嗪、1,3-双哌啶基丙烷和4-氨基甲基哌嗪中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳香酰氯为苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、苯二磺酰氯、1,2,4-偏苯三酸酐酰氯，均苯三甲酰氯中的至少一种，所述脂肪酰氯为丁三酰氯、丁二酰氯、戊三酰氯、戊二酰氯、己三酰氯、己二酰氯、癸二酰氯、癸三酰氯、环丙烷三酰氯、环丁烷二酰氯、环丁烷四酰氯、环戊烷二酰氯、环戊烷三酰氯、环戊烷四酰氯、环己烷二酰氯、环己烷三酰氯、环己烷四酰氯、四氢呋喃二酰氯和四氢呋喃四酰氯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为含有4～10个碳原子的脂肪烃、环脂烃和芳香烃中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合反渗透膜，由所述含氧化石墨烯改性聚芳砜和所述聚酰胺层叠加组成。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液中，高分子为：聚芳砜、聚芳醚砜、聚四氟乙烯中的一种；致孔剂为水与丙酮、乙二醇甲醚、乙二醇中的一种组成的混合溶液；溶剂为二甲基甲酰胺，甲基吡咯烷酮，二甲基亚砜，二甲基乙酰胺中的一种。
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