CN108392992A - 一种制备反渗透膜的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备反渗透膜的方法，属于高分子材料领域，所述制备方法以聚酯无纺布为基材，在聚酯无纺布上进行聚砜的相转变制备超滤基膜，在基膜上涂覆一层用于界面聚合的临时中间层，该中间层难溶于纯水而易溶于醇，利用中间层的高孔隙率，使得界面聚合形成的聚酰胺脱盐层具有均一的囊泡大小和通量分布，然后利用中间层易被醇类溶液溶解的特性，去除中间层，在脱盐层上涂覆一层聚乙烯醇作为保护层，最终形成聚酯‑聚砜‑聚酰胺‑聚乙烯醇的4层复合膜。本发明制得的反渗透膜通量高、对盐类去除率高。

Description

一种制备反渗透膜的方法
技术领域
本发明高分子材料领域，具体涉及一种制备反渗透膜的方法以及通过该方法制备得到的反渗透膜。
背景技术
反渗透膜是发展于20世纪80年代，成熟于20世界90年代的一种高效水处理过滤膜，现在的商用膜大部分为聚酰胺复合膜。其技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而水可以透过而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
现有的反渗透膜通常通过界面聚合方法制备得到，主要有聚酯基材，聚砜超滤基膜，反渗透聚酰胺脱盐层以及聚乙烯醇保护层四层组成。反渗透膜脱盐率和通量的关键在于界面聚合所形成的的聚酰胺层的质量。这种由间苯二胺和均苯三甲酰氯为反应单体的界面聚合通常发生在聚砜超滤膜表面的超薄水相层上。聚砜超滤膜的表面通常如图1所示，具有不规则的孔径大小为1～50nm的通透型微孔，表面相对比较粗糙。聚酰胺的界面聚合就发生在这层超滤基膜上，所形成的的聚酰胺表面形态通常如图2所示，是一种具有高低起伏的三维立体结构，根据底层超滤膜的孔径大小不同，而形成大小不一的囊泡。由于聚砜超滤基材的孔径大小以及孔径分布很难控制，所以在制备高通量反渗透膜时，容易形成大的囊泡，而这些囊泡容易在后续处理过程中倒伏并在囊泡皮层产生裂痕，从而降低脱盐率。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种制备反渗透膜的方法。
一种制备反渗透膜的方法，在基膜表面涂覆一层中间层，并在所述中间层上在线制备反渗透层，然后去除所述中间层，最后在所述反渗透脱盐层表面涂敷保护层，制得反渗透膜。
所述中间层为醇溶性材料，采用中间层涂覆液在基膜表面涂覆制得。所述中间层涂覆液由醇溶性高分子材料与醇类溶液配制而成。
所述醇溶性高分子材料包括聚乙烯醇，聚丙烯酸酯，酚醛树脂等，分子量优选范围为40000～400000；所述醇类溶液为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇等。
所述中间层涂覆液的优选固含量为0.1～1％，优选涂覆厚度为20～158um。
所述去除中间层的方法为采用醇类溶剂溶解去除，所述醇类溶液为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇等，优选的清洗时间为2～20分钟。
所述制备方法具体包含以下步骤：
步骤一、制备基膜：将固含量为12～20％的聚砜DMF溶液均匀的涂敷在聚酯无纺布基材上，然后迅速将无纺布浸入纯水中，静置1分钟后取出，再放入70℃热水中处理1分钟，取出放入纯水中待用；
步骤二、配制中间层涂覆液：配制固含量为1～10％的醇溶性中间层涂覆液；
步骤三、制备带有中间层的聚砜超滤膜：将步骤二所述涂覆液放入小型狭缝挤出涂布机的料液槽中，将润湿过的聚砜基膜放在涂布机上，控制涂布机将中间层涂覆液均匀的涂敷在聚砜基膜上静置2min；然后将复合膜在40℃～60℃处理3～5min，即形成所述涂敷有中间层的聚砜超滤膜；
步骤四、制备脱盐层：将干燥好的涂敷有中间层的聚砜超滤膜浸入2～5％浓度的间苯二胺溶液中3分钟，取出除去多余水相，再使用狭缝涂布机在表面涂敷浓度为0.05～0.25％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，放入120℃烘箱干燥3～5分钟；
步骤五、去除中间层：将制得膜片浸入30～50℃的醇类溶液中处理10分钟，再用纯水清洗5分钟；最后
步骤六、涂覆保护层：湿膜片上涂敷固含量为0.1％的聚乙烯醇溶液，进入80℃烘箱烘干3分钟，即可制得。
本发明还包括采用上述制备方法制备得到的反渗透膜。通过本专利改进的制膜方法，可以实现如图3所示的表面形态。
产生的有益效果
本发明通过在制备过程中引入醇溶性中间层，优化界面聚合的反应环境，使得发生界面聚合的基材拥有一致的表面形态，从而改进囊泡的均一性，在不降低通量的前提下提高反渗透膜的脱盐率。使用高分子材料替代无机的带有毒性的Cd(OH)2纳米纤维，降低了生产成本，对环境更为友好，并且醇溶性的高分子可以在后处理中通过使用醇类来进行清洗，不需要使用强酸，优化了处理工艺。
附图说明
图1常规聚砜超滤膜的表面形态图
图2常规制备方法所形成的聚酰胺表面形态图
图3本发明制备方法所形成的聚酰胺表面形态图
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1：
配置固含量为1％的聚乙烯醇缩丁醛的甲醇溶液，在固含量为13％的聚砜超滤膜上涂敷30um的聚乙烯醇缩丁醛溶液，40℃干燥3分钟。所得基膜在2.5％的间苯二胺中浸泡3分钟，风刀去除多余水相后，涂敷60um的0.11％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，送入120度烘箱干燥3分钟。所得干膜片在40℃异丙醇众清洗10分钟，再用纯水清洗5分钟，涂敷0.1％聚乙烯醇后干燥，即可制得反渗透膜片。
实施例2：
配置固含量为0.5％的聚丙烯酸酯的乙醇溶液，在固含量为14％的聚砜超滤膜上涂敷30um的聚乙烯醇缩丁醛溶液，40℃干燥3分钟。所得基膜在2.5％的间苯二胺中浸泡3分钟，风刀去除多余水相后，涂敷60um的0.11％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，送入120度烘箱干燥3分钟。所得干膜片在40℃异丙醇众清洗10分钟，再用纯水清洗5分钟，涂敷0.1％聚乙烯醇后干燥，即可制得反渗透膜片。
实施例3：
配置固含量为0.5％的酚醛树脂的乙醇溶液，在固含量为17％的聚砜超滤膜上涂敷40um的聚乙烯醇缩丁醛溶液，40℃干燥3分钟。所得基膜在2.5％的间苯二胺中浸泡3分钟，风刀去除多余水相后，涂敷60um的0.11％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，送入120度烘箱干燥3分钟。所得干膜片在40℃异丙醇众清洗10分钟，再用纯水清洗5分钟，涂敷0.1％聚乙烯醇后干燥，即可制得反渗透膜片。
实施例4(空白)：
使用14％的聚砜基膜在2.5％的间苯二胺中浸泡3分钟，风刀去除多余水相后，涂敷60um的0.11％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，送入120度烘箱干燥3分钟，所得膜片在40℃异丙醇众清洗10分钟，再用纯水清洗5分钟，涂敷0.1％聚乙烯醇后干燥，即可制得反渗透膜片。
表1性能对照表
样品 通量(LMH) 脱盐率(％)
实施例1 64 99.7
实施例2 59 99.6
实施例3 63 99.5
实施例4 65 99.2
注：测试压力150psi，NaCl浓度1500ppm，25℃，pH＝8。

Claims (10)

1.一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述制备方法在基膜表面涂覆一层中间层，并在所述中间层上在线制备反渗透层，然后去除所述中间层，最后在所述反渗透层表面涂敷保护层，制得反渗透膜。
2.根据权利要求1所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述中间层为醇溶性材料，采用中间层涂覆液在基膜表面涂覆制得。
3.根据权利要求2所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述中间层涂覆液由醇溶性高分子材料与醇类溶液配制而成。
4.根据权利要求3所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于，所述醇溶性高分子材料包括聚乙烯醇，聚丙烯酸酯，酚醛树脂等，分子量优选范围为40000～400000。
5.根据权利要求3所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述醇类溶液为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇等。
6.根据权利要求2所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述中间层涂覆液的优选固含量为0.1～1％，优选涂覆厚度为20～158um。
7.根据权利要求1所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于，所述去除中间层的方法为采用醇类溶液使中间层溶解去除。
8.根据权利要求7所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述去除中间层的醇类溶液为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇等，优选的清洗时间为2～20分钟。
9.根据权利要求1所述一种制备反渗透膜的方法，其特征在于所述制备方法包含以下步骤：
步骤一、制备基膜：将固含量为12～20％的聚砜DMF溶液均匀的涂敷在聚酯无纺布基材上，然后迅速将无纺布浸入纯水中，静置1分钟后取出，再放入70℃热水中处理1分钟，取出放入纯水中待用；
步骤二、配制中间层涂覆液：配制固含量为1～10％的醇溶性中间层涂覆液；
步骤三、制备带有中间层的聚砜超滤膜：将步骤二所述涂覆液放入小型狭缝挤出涂布机的料液槽中，将润湿过的聚砜基膜放在涂布机上，控制涂布机将中间层涂覆液均匀的涂敷在聚砜基膜上静置2min；然后将复合膜在40℃～60℃处理3～5min，即形成所述涂敷有中间层的聚砜超滤膜；
步骤四、制备脱盐层：将干燥好的涂敷有中间层的聚砜超滤膜浸入2～5％浓度的间苯二胺溶液中3分钟，取出除去多余水相，再使用狭缝涂布机在表面涂敷浓度为0.05～0.25％的均苯三甲酰氯的ISOPAR G溶液，放入120℃烘箱干燥3～5分钟；
步骤五、去除中间层：将制得膜片浸入30～50℃的醇类溶液中处理10分钟，再用纯水清洗5分钟；
步骤六、涂覆保护层：湿膜片上涂敷固含量为0.1％的聚乙烯醇溶液，进入80℃烘箱烘干3分钟，即可制得。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述制备方法制备得到的反渗透膜。
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