CN109173753A - 铸膜液、超滤膜、反渗透复合膜或者纳滤复合膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了铸膜液、超滤膜以及制备超滤膜的方法。其中，铸膜液包括：聚砜、组合添加剂、非溶剂以及溶剂；其中所述组合添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮和醇，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量不小于20万且不大于150万。由此，该铸膜液的粘度较为合适，铸膜液中几乎没有气泡，利于成膜。

Description

铸膜液、超滤膜、反渗透复合膜或者纳滤复合膜
技术领域
本发明涉及制膜技术领域，具体的，涉及铸膜液、超滤膜、反渗透复合膜或者纳滤复合膜，更具体的，涉及铸膜液、超滤膜、反渗透复合膜或者纳滤复合膜、纯水或净水供应方法以及纯水或净水供应装置。
背景技术
膜分离技术主要分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)四种分离技术，其中，反渗透技术已广泛应用于海水和苦咸水淡化、纯水制备、工业用水处理、废水处理，以及医药、化工和食品等工业料液的处理和浓缩等过程。
目前，反渗透过程的操作压力较高，苦咸水淡化操作压力一般为1.5-2.0MPa，海水淡化的操作压力将大于2.0MPa，纳滤复合膜的操作压力也在0.5MPa以上。所以用于反渗透技术的反渗透复合膜和纳滤复合膜中支撑基膜的性质至关重要。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种铸膜液，利用该铸膜液制备得到的超滤膜具备海绵状孔结构，其水通量较高而且耐压性较高，进而利用该超滤膜制备得到的反渗透复合膜或纳滤复合膜的耐压性好、可以在较高的压力下使用，而且水通量和截留率性能较高。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种铸膜液。根据本发明的实施例，该铸膜液包括：聚砜；组合添加剂，所述组合添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮和醇；非溶剂；以及溶剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量不小于20万且不大于150万。由此，该铸膜液的粘度适宜，铸膜液中几乎没有气泡，利于成膜，且该铸膜液在浸没沉淀相转化法成膜过程中，具有适宜的分相速率和时间，可以制备得到具备海绵状孔结构的超滤膜，该结构使得超滤膜具备较佳的稳定性、表面平整性、耐压性能，超滤膜的水通量较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜，且获得的反渗透复合膜或纳滤复合膜水通量大、截留率较高，使用性能较佳。
根据本发明的实施例，所述聚乙烯吡咯烷酮选自聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K85和聚乙烯吡咯烷酮K90中的至少之一。由此，获得的铸膜液粘度更适宜，更利于成膜。
根据本发明的实施例，所述聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比为1-5：1。由此，二者的质量比在上述范围内相互配合有利于形成海绵状孔结构，从而可以提高超滤膜的稳定性和表面平整性，使其具备较高的耐压性能，且水通量、截留率较高。
根据本发明的实施例，所述非溶剂包括水、丙酮、丁酮、柠檬酸、醋酸和磷酸中的至少之一。由此，在铸膜液中加入上述非溶剂有利于形成均匀的海绵状孔结构。
根据本发明的实施例，所述醇包括丙醇、乙醇、乙二醇和正丁醇中的至少之一。由此，上述醇有利于形成小孔结构，有利于提高超滤膜的截留率。
根据本发明的实施例，所述溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和氯仿中的至少之一。由此，聚砜可以充分溶解于上述溶剂中，有利于后续超滤膜的制备。
根据本发明的实施例，铸膜液包括：15～30重量份的所述聚砜；1～15重量份的所述组合添加剂；0.5～5重量份的所述非溶剂；50～83.5重量份的所述溶剂。由此，铸膜液的粘度较为合适，聚砜以及组合添加剂分散的较为均匀，且该铸膜液在浸没沉淀相转化法成膜过程中，具有适宜的分相速率和时间，有利于后续超滤膜的制备，且形成的超滤膜中具备较为稳定、均匀的海绵状孔结构，有利于提高超滤膜的水通量、截留率。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种超滤膜。根据本发明的实施例，所述超滤膜是由前面所述的铸膜液制备得到的。由此，该超滤膜中具备较为稳定、均匀的海绵状孔结构，超滤膜具有较佳的稳定性、表面平整性、耐压性能，水通量较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜，且该反渗透复合膜或纳滤复合膜水通量大、截留率较高，使用性能较佳。
根据本发明的实施例，所述超滤膜是通过浸没沉淀相转化方法制备得到的。由此，制备方法简单、方便，易于实现，成本较低，且可以获得使用性能较佳的超滤膜。
根据本发明的实施例，所述超滤膜具有海绵状孔结构。由此，该超滤膜具有较佳的稳定性、表面平整性、耐压性能，水通量和截留率较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种反渗透复合膜或者纳滤复合膜。根据本发明的实施例，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜包括层叠设置的支撑基膜和复合功能层膜，其中，所述支撑基膜的至少一部分是由前面所述的铸膜液制备的或者利用前面所述的超滤膜形成的。由此，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜的耐压能力较强，水通量以及截留率较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种纯水或净水供应方法。根据本发明的实施例，该方法为使待处理的给水通过前面所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜。由此，该方法操作简单、方便，易于实现，净水、产水的效率较高。
根据本发明的实施例，在0.3-2.0MPa压力下，使待处理的给水通过所述反渗透复合膜或者所述纳滤复合膜。由此，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜在较高工作压力条件下具备较强的耐压能力、较长的使用寿命，较高的水通量以及截留率。
根据本发明的实施例，所述给水选自民用给水、工业给水、海水以及苦咸水中的至少之一。由此，给水的来源广泛，反渗透复合膜或者纳滤复合膜的应用场景较为广泛，适于大规模生产，且上述反渗透复合膜或者纳滤复合膜净化民用给水或工业给水的效率较高，可以得到净水、纯水或者超纯水，处理后的纯水或净水可以应用在民用的生活直饮，处理后的超纯水可以应用在工业上需要超纯水供应的领域(比如火力发电厂的超纯水供应)。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种纯水或净水供应装置。根据本发明的实施例，该装置包括前面所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜。发明人发现，该装置结构简单、易于实现，且能够提供超纯水、纯水或者净水，以供民用的生活直饮或者工业上需要超纯水供应的领域。
附图说明
图1是本发明一个实施例中制备超滤膜的方法流程示意图。
图2是实施例1中超滤膜的扫描电镜断面图。
图3是实施例2中超滤膜的扫描电镜断面图。
图4是实施例3中超滤膜的扫描电镜断面图。
图5是实施例4中超滤膜的扫描电镜断面图。
图6是实施例5中超滤膜的扫描电镜断面图。
图7是实施例6中超滤膜的扫描电镜断面图。
图8是对比例1中超滤膜的扫描电镜断面图。
图9是对比例2中超滤膜的扫描电镜断面图。
图10是对比例3中超滤膜的扫描电镜断面图。
图11是对比例4中超滤膜的扫描电镜断面图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种铸膜液。根据本发明的实施例，该铸膜液包括：聚砜；组合添加剂，所述组合添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮和醇；非溶剂；以及溶剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量不小于20万不大于150万。由此，该铸膜液的粘度适宜，铸膜液中几乎没有气泡，利于成膜，该铸膜液中的组合添加剂有利于在后续制备超滤膜的过程中形成具备海绵状孔结构的超滤膜，该结构使得超滤膜具备较佳的稳定性、表面平整性、耐压性能，超滤膜的水通量以及截留率较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜，且该反渗透复合膜或纳滤复合膜水通量大、截留率较高，使用性能较佳。需要说明的是，聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量可以为一个定值，也可以为一个范围值。当聚乙烯吡咯烷酮的分子量较小时(例如相对分子质量为4.5万-5.8万的聚乙烯吡咯烷酮K30、相对分子质量为0.8万-1.2万的聚乙烯吡咯烷酮K15等)，超滤膜的孔结构为指状孔或部分指状孔，使得超滤膜的耐压性较低，使用性能较差；当聚乙烯吡咯烷酮的分子量较大时(例如相对分子质量为大于150万小于等于180万的聚乙烯吡咯烷酮K100等)，超滤膜的铸膜液粘度过大，给溶解、生产和脱泡处理造成困难，且形成的超滤膜的水通量降低，达不到反渗透复合膜或纳滤复合膜支撑基膜的使用要求。
根据本发明的实施例，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)选自PVP K60(相对分子质量为27万-40万)、PVP K85(相对分子质量为75万-85万)和PVP K90(相对分子质量为100万-150万)中的至少一种。由此，上述聚乙烯吡咯烷酮的分子量大小较为合适，在制备超滤膜的过程中其与醇协同作用，聚乙烯吡咯烷酮是一种水溶性高分子聚合物，也是一种双亲物质，它既可以和铸膜液体系中的聚砜材料发生亲和或络合，成膜后增加了疏水型聚砜膜材质的亲水性能，也会部分在浸没沉淀相转化法的制膜过程中，在凝固浴里，聚砜凝胶固化成膜时，随二甲基乙酰胺(DMAC)溶剂与水进行交换后，而溶解于水中，在铸膜液的均相体系中其原占位的位置形成孔洞，从而起到造孔的作用。而小分子醇和铸膜液体系及水都有亲和作用，且由于其是小分子，在凝固浴中，聚砜凝胶固化成膜时，其在湿膜层中向膜表层去交换的迁移扩散速率比大分子更快，其分子占位更小，在铸膜液溶剂与水交换完毕后，会在膜表层形成了致密的小孔，所以在不损失孔隙率的前提下，提高了膜的截留性能。这样避免了大分子PVP物质形成较均一、较大海绵孔洞带来的膜截留率低的弊端。所以，运用本发明的聚乙烯吡咯烷酮有利于调节铸膜液的粘度，减缓水和铸膜液中溶剂的交换速度，在浸没沉淀相转化法的成膜过程中，延迟铸膜液的分相速率和时间至适宜的条件，从而避免非常大的贯通指状孔形成，有利于形成稳定的海绵状孔结构。
根据本发明的实施例，所述醇包括丙醇、乙醇、乙二醇和正丁醇中的至少之一。由此，上述醇有利于形成小孔结构，有利于海绵孔的形成，进而可以提高超滤膜的水通量、截留率以及耐压性能。
根据本发明的实施例，为了能够在超滤膜中形成均匀稳定的海绵状孔结构，所述聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比为1-5：1(例如聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比可以为1：1、2：1、3：1、4：1、5：1等)。由此，聚乙烯吡咯烷酮的分子量较大有利于在超滤膜中形成较大孔结构，醇的分子量较小有利于在海绵孔表层形成小孔结构，二者的质量比在上述范围内相互配合有利于形成大小孔比例适宜的海绵状孔结构，既可以保证高水通量，又可以保证高的截留率，同时也保证了超滤膜形成稳定的海绵孔结构，保证了超滤膜的耐压力性。当聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比过小时，海绵孔超滤膜中大孔结构的数量相对较少，使得其水通量相对较小；当聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比过大时，海绵孔超滤膜中大孔结构的数量相对较多，但表层的小孔结构数量相对较少，通量较高，但超滤膜的截留率相对较小。
根据本发明的实施例，组合添加剂中还可以包括聚乙二醇系列产品。由此，聚乙二醇与聚乙烯吡咯烷酮、醇相互配合有利于获得海绵状孔结构。
根据本发明的实施例，所述非溶剂包括水、丙酮、丁酮、柠檬酸、醋酸和磷酸中的至少之一。由此，在铸膜液中加入上述非溶剂并和上述的组合添加剂协同作用，更有利于在后续成膜过程中延长分相速率和时间至适宜条件，有利于形成均匀的海绵状孔结构。
根据本发明的实施例，所述溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和氯仿中的至少之一。由此，聚砜可以充分溶解于上述溶剂中，有利于后续超滤膜的制备。
根据本发明的实施例，铸膜液包括：15～30重量份(例如15重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份等)的所述聚砜；1～15重量份(例如1重量份、3重量份、5重量份、7重量份、9重量份、11重量份、13重量份、15重量份等)的所述组合添加剂；0.5～5重量份(例如0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份等)的所述非溶剂；50～83.5重量份(例如50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份、68重量份、70重量份、72重量份、74重量份、76重量份、78重量份、80重量份、82重量份、83.5重量份等)的所述溶剂。由此，铸膜液的粘度适宜，聚砜以及组合添加剂分散的较为均匀，有利于后续超滤膜的制备，且形成的超滤膜中具备较为稳定、均匀的海绵状孔结构，有利于提高超滤膜的水通量、截留率。当聚砜含量过高时，会使得超滤膜的孔隙率相对较低，进而使得超滤膜的水通量相对较低；当聚砜含量过低时，会使得超滤膜的孔隙率相对较高，进而使得超滤膜的截留率相对较低；当组合添加剂的含量过高时，可以形成海绵孔，但超滤膜的水通量又开始下降而变低，使用性能相对不佳；当组合添加剂的含量过低时，不能有效形成均匀、稳定的海绵状孔结构，容易在超滤膜中形成指状孔或部分指状孔，使得超滤膜的耐压性能相对不佳；当非溶剂的含量过高时，不利于聚砜以及组合添加剂的混合，不利于成膜，膜的使用性能相对不佳；当非溶剂的含量过低时，不利于形成均匀、稳定的海绵状孔结构，容易形成部分指状孔、部分海绵状孔的混合结构，使得超滤膜的耐压性能相对较差，使用性能相对不佳。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种超滤膜。根据本发明的实施例，该超滤膜是由前面所述的铸膜液制备得到的。由此，该超滤膜中具备较为稳定、均匀的海绵状孔结构，水通量、截留率以及耐压力性能较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜，且该反渗透复合膜或纳滤复合膜水通量大、截留率较高，使用性能较佳。
根据本发明的实施例，所述超滤膜是通过浸没沉淀相转化方法制备得到的。由此，制备方法简单、方便，且可以获得具备海绵状孔结构的超滤膜。
根据本发明的实施例，参照图1，所述超滤膜的制备方法如下：
S100：将聚砜以及组合添加剂中的固体原料进行干燥处理。
根据本发明的实施例，聚砜以及组合添加剂与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，所述干燥处理的温度为40～100摄氏度，时间为2～6小时。由此，可以将聚砜以及组合添加剂中固体原料中的水及时除去，有利于将其充分溶解于溶剂中。
S200：将所述聚砜、组合添加剂、非溶剂以及溶剂混合之后进行加热溶解，溶解完成后，静置脱泡处理以便得到铸膜液。
根据本发明的实施例，铸膜液与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，在进行静置脱泡之前，还可以包括对聚砜、组合添加剂、非溶剂以及溶剂的混合溶液进行过滤的步骤，可以使得混合溶液更加细腻，有利于后续成膜处理。
根据本发明的实施例，所述加热溶解温度为50～80摄氏度，溶解时间为5～6小时，静置脱泡的温度为25～80摄氏度，时间为4～8小时。由此，上述操作有利于将铸膜液中的气泡排出，可以使超滤膜的孔结构较为稳定，有利于提高超滤膜性能。
S300：将所述铸膜液涂覆在载体上以便形成初生态膜，将所述初生态膜在空气浴中蒸发之后置于凝固浴中进行凝胶成膜处理以便形成所述超滤膜。
根据本发明的实施例，凝固浴与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，可以利用刮刀涂布机将铸膜液均匀的刮涂在无纺布基材的表面以便形成初生态膜，由此，操作简单方便、易于实现，且有利于后续步骤的进行。
根据本发明的实施例，将所述初生态膜在空气浴中蒸发的时间为10～20秒。由此，有利于初生态膜变得致密，可以减慢在凝固浴过程中水的扩散速率，减少大孔的形成，提高超滤膜的截留率。当空气浴蒸发的时间过短时，超滤膜的截留率相对较低；当空气浴蒸发的时间过长时，则初生态膜变得过于致密，水通量变低，而无法达到使用的要求。
根据本发明的实施例，所述凝固浴的温度为5～60摄氏度。由此，有利于调节超滤膜的孔隙率和孔结构，可以获得通量和截留率较高的超滤膜。
根据本发明的实施例，所述凝固浴为水浴。由此，利用水作为凝固浴可以减少其对环境的污染。在本发明的一些实施例中，为了进一步提高超滤膜的性能，所述水浴中可以添加少量有机溶剂。由此，在水浴中添加有机溶剂有利于控制浸没沉淀相转化法中的分相速率和时间，从而改善超滤膜的孔结构，形成渗透性更好、表层孔径大小适宜的高通量高截留率超滤膜。在本发明的一些实施例中，所述有机溶剂包括二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的至少之一。由此，更有利于改善超滤膜的孔结构，形成渗透性更好、表层孔径大小更适宜的高通量高截留率超滤膜。
上述制备超滤膜的方法操作简单、方便，易于实现，且可以获得具备均匀、稳定的海绵状孔结构的超滤膜，该超滤膜的耐压能力较强，水通量以及截留率较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜，且该反渗透复合膜或纳滤复合膜水通量大、截留率较高，使用性能较佳。
根据本发明的实施例，所述超滤膜具有海绵状孔结构。由此，该超滤膜具有较佳的稳定性、表面平整性、耐压性能，水通量和截留率较高，尤其适用于民用中纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域用反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种反渗透复合膜或者纳滤复合膜。根据本发明的实施例，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜包括层叠设置的支撑基膜和复合功能层膜，其中，所述支撑基膜是由前面所述的铸膜液制备得到的，或者利用具备前面所述特征的超滤膜形成的。由此，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜耐压能力较强，水通量以及截留率较高，尤其适用于民用中的纯水或净水供应、工业中超纯水供应和海水、苦咸水淡化领域。
根据本发明的实施例，形成复合功能层膜的材料可以包括但不限于界面聚合反应形成的芳香聚酰胺功能层膜等，还可以包括其他由涂布产生的磺化聚砜或磺化聚芳醚砜功能层膜。由此，该反渗透复合膜或纳滤复合膜的耐压能力强、截留率或者水通量较高。
根据本发明的实施例，反渗透复合膜的复合功能层膜一般利用界面聚合工艺，在支撑基膜的表面上形成厚度为50-300nm的含有聚酰胺的复合功能层膜，能够截留水中的大分子和小分子物质，其对无机盐类包括二价和一价离子的无机盐均有大于95％的去除率，可以获得纯水或超纯水，纳滤复合膜的功能层膜一般利用界面聚合工艺，在支撑基膜的表面上形成厚度为50-300nm的含有聚哌嗪酰胺的复合功能层膜，能够截留水中的大分子和小分子物质，其对无机盐类包括二价离子的无机盐具有大于95％的去除率，而保留了大部分或部分一价离子盐类，可以获得含有一价离子盐的净水。另外纳滤复合膜在其他需要分离、提纯、浓缩的工业领域也有广泛的应用，比如制药领域的药物中间体的分离，提纯等。
根据本发明的实施例，在支撑基膜表面制备复合功能层膜的方法包括：将支撑基膜用含有活泼单体(多元胺或哌嗪)的水溶液浸湿，然后除去多余水相单体；再将此膜浸入另一个含有活泼单体(例如多元酰氯)的有机溶剂中；多元胺或哌嗪和多元酰氯发生反应后在支撑基膜表面形成致密的复合功能层膜。由于含单体的两相互不相容，反应仅在界面处发生，利用界面反应生成的致密聚酰胺层或聚哌嗪酰胺层的阻隔作用使聚合反应自动停止(自抑制)，因此生成的功能层不但薄而且致密，从而致使反渗透复合膜或纳滤复合膜的渗透性和选择性都更佳。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种纯水或净水供应方法。根据本发明的实施例，该方法为使待处理的给水通过所述反渗透复合膜或者所述纳滤复合膜。
根据本发明的实施例，纯水或者净水与前面的描述一致，在此不再过多赘述。
根据本发明的实施例，在0.3-2.0MPa(例如0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.3MPa、1.5MPa、1.7MPa、1.9MPa、2MPa、2.1MPa、2.3MPa、2.5MPa、2.7MPa、2.9MPa、3MPa等)压力下，使待处理的给水通过所述反渗透复合膜或者所述纳滤复合膜。由此，该反渗透复合膜或者纳滤复合膜在较高工作压力下具备较佳的水通量和截留性能，使用寿命较长。
根据本发明的实施例，所述给水选自民用给水、工业给水、海水以及苦咸水中的至少之一。由此，反渗透复合膜以及纳滤复合膜应用领域较多，应用较为广泛，适于大规模生产上需用上述反渗透或纳滤复合膜的领域。
根据本发明的实施例，所述民用给水可以包括生活用水，工业给水可以包括工业供水，处理得到的纯水或净水可以应用在民用的生活直饮水，处理得到的超纯水可以用于工业上需要超纯水供应的领域，比如火力发电厂的超纯水供应。
根据本发明的实施例，当给水为海水或者苦咸水时，可以先将海水或者苦咸水先通过第一超滤膜(例如第一超滤膜可以包括但不限于中空纤维超滤膜、卷式超滤膜等)进行初步过滤。由此，该反渗透复合膜或纳滤复合膜可用于海水和苦咸水淡化领域，且分离效果较佳。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种纯水或净水供应装置。根据本发明的实施例，该装置包括前面所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜。发明人发现，该装置结构简单、易于实现，且能够提供超纯水或者纯水，以供民用的生活直饮或者工业上需要超纯水供应的领域。
根据本发明的实施例，上述纯水或净水供应装置除了包括前面所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜之外，还可以包括电源、外壳、进水口、出水口等结构，在此不再过多赘述。
下面描述本申请的实施例。
实施例
如无特别说明，在后面的实施例中，通过下列步骤对超滤膜的性能进行测试。
1、水通量
测试方法：将超滤膜装入膜池中，在0.3MPa的压力下预压0.5小时后，在压力为0.3MPa，温度为25℃的条件下测得1小时内水的透过量Q，并通过以下公式计算得到水通量J：
J＝Q/(S·t)
其中，J、Q、S、t分别代表的含义为：
J：水通量，单位是L/m2h；
Q：水透过量，单位是L；
S：超滤膜面积，单位是m2；
t：时间，单位是h。
2、截留率
测试方法：将超滤膜装入膜池中，在0.3MPa的压力下预压0.5小时后，在压力为0.3MPa，温度为25℃的条件下分别测试牛血清白蛋白的原液浓度以及透过液中牛血清白蛋白的浓度，通过以下公式计算得到截留率：
R＝(Cp-Cf)/Cp×100％
其中，R、Cp、Cf、Cp分别代表的含义为：
R：截留率，单位是％；
Cp：原水中牛血清白蛋白的浓度，单位是mg/L；
Cf：透过液中牛血清白蛋白的浓度，单位是mg/L。
3、耐压力性
测试方法：将超滤膜装入膜池中，在0.3MPa的压力下预压0.5小时后，在压力为0.3MPa、温度为25℃的条件下测试水通量和牛血清白蛋白的截留率R1，然后升高压力至1.0MPa和2.0MPa，在温度为25℃的条件下，分别测试超滤膜的水通量和对牛血清白蛋白截留率为R2和R3，用0.3MPa和1.0MPa或2.0MPa压力下截留率前后的变化表征超滤膜的耐压性能,即是(R1-R2)/R1或者(R1-R3)/R1(其中，截留率前后变化越大，超滤膜的耐压性能越差)，其中水通量的计算方法见1，牛血清白蛋白截留率的测试方法见2。
实施例1
将71g二甲基亚砜加入到250mL三口烧瓶中，然后加入1g非溶剂水，再加入10g组合添加剂，其中聚乙烯吡咯烷酮K90与丙醇的质量比为4：1，充分混合均匀，再加入聚砜18g，室温下进行搅拌浸泡1小时，然后升温至80℃加热溶解6小时，配成的铸膜液含有18重量份的聚砜，10重量份的组合添加剂，1重量份的非溶剂以及71重量份的溶剂，过滤后密闭在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
将铸膜室里湿度控制在40％，温度控制在25℃，在洁净的铸膜室中将脱泡完全的铸膜液浇注在聚酯无纺布上，用不锈钢刮刀刮制成膜，空气中蒸发20s，迅速放入温度为25℃的凝固水浴中，待凝固24小时后取出，获得超滤膜。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体结构可参照图2)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为240L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为98.1％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为339L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为96.5％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为379L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为95.3％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了2.8％。
实施例2
铸膜液的制备条件同实施例1，不同之处在于，本实施例中采用76g二甲基甲酰胺，1g非溶剂水，8g组合添加剂，聚乙烯吡咯烷酮K90与丙醇的质量比为3：1，聚砜15g，获得的铸膜液含有15重量份的聚砜，8重量份的组合添加剂，1重量份的非溶剂以及76重量份的溶剂，加热溶解过滤后在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体结构可参照图3)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为244L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为97.4％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为342L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为96.8％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为383L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为95.2％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了2.2％。
实施例3
铸膜液的制备条件同实施例1，不同之处在于，本实施例中采用66g N-甲基吡咯烷酮，2g非溶剂水，12g组合添加剂，聚乙烯吡咯烷酮K60与乙醇的质量比为2：1，聚砜20g，获得的铸膜液含有20重量份的聚砜，12重量份的组合添加剂，2重量份的非溶剂以及66重量份的溶剂，加热溶解过滤后在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体结构可参照图4)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为254L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为97.0％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为343L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为95.8％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为388L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为94.2％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了2.9％。
实施例4
铸膜液的制备条件同实施例1，不同之处在于，本实施例中采用69.5g二甲基乙酰胺，0.5g非溶剂水，12g组合添加剂，聚乙烯吡咯烷酮K85与正丁醇的质量比为3：1，聚砜18g，获得的铸膜液含有18重量份的聚砜，12重量份的组合添加剂，0.5重量份的非溶剂以及69.5重量份的溶剂，加热溶解过滤后在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体可参照图5)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为236L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为98.9％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为328L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为97.8％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为366L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为96.2％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了2.7％。
实施例5
铸膜液的制备条件同实施例1，不同之处在于，本实施例中采用83.5g二甲基乙酰胺，5g非溶剂丙酮，1g组合添加剂，聚乙烯吡咯烷酮K85与正丁醇的质量比为3：1，聚砜30g，获得的铸膜液含有30重量份的聚砜，1重量份的组合添加剂，5重量份的非溶剂以及83.5重量份的溶剂，加热溶解过滤后在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体结构可参照图6)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量233L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为97.6％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为321L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为96.2％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为362L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为95.1％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了2.6％。
实施例6
铸膜液的制备条件同实施例1，不同之处在于，本实施例中采用50g二甲基乙酰胺，0.5g非溶剂柠檬酸，15g组合添加剂，聚乙烯吡咯烷酮K85与正丁醇的质量比为3：1，聚砜20g，获得的铸膜液含有20重量份的聚砜，15重量份的组合添加剂，0.5重量份的非溶剂以及50重量份的溶剂，加热溶解过滤后在60℃条件下密闭静置脱泡8h。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本实施例中的超滤膜具备均匀的海绵状孔结构(具体结构可参照图7)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量251L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为97.3％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为336L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为95.9％，将压力升高到2.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为376L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为94.3％，从0.3MPa的工作压力升到2.0MPa的过程中，牛血清蛋白的截留率仅下降了3.1％。
对比例1
铸膜液的制备条件同实施例4，不同之处在于，本对比例中采用67g二甲基乙酰胺，0.5g非溶剂水，12g乙二醇，聚砜18g，获得的铸膜液含有18重量份的聚砜，12重量份的添加剂，0.5重量份的非溶剂以及67重量份的溶剂。
超滤膜的制备条件同实施例1。
本对比例获得的超滤膜具备指状孔结构(具体可参照图8)，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为283L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为87％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为655L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为0％，对比0.3MPa的截留数据，下降了约100％。
对比例2
本对比例中，铸膜液及其制备条件、超滤膜的制备条件同实施例1，不同之处在于本对比例中组合添加剂中的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K30。
本对比例获得的超滤膜靠近无纺布端为部分指状孔结构(具体可参照图9)，远离无纺布的表层部分具备海绵状孔结构，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为267L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为89.5％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为630L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率仅为17％，对比0.3MPa的截留数据，下降了81％。
对比例3
本对比例中，铸膜液及其制备条件、超滤膜的制备条件同实施例1，不同之处在于本对比例中组合添加剂中的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K15。
本对比例获得的超滤膜靠近无纺布端具备部分指状孔结构(具体可参照图10)，远离无纺布的表层部分具备海绵状孔结构，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为277L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为86.5％，将压力升高到1.0MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为736L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率仅为9％，对比0.3MPa的截留数据，下降了89％。
对比例4
本对比例中，铸膜液及其制备条件、超滤膜的制备条件同实施例1，不同之处在于本对比例中组合添加剂中的聚乙烯吡咯烷酮为聚乙烯吡咯烷酮K100，制得的超滤膜的结构可参照图11。
本对比例的铸膜液粘度极大，溶解和静置脱泡的时间大于10小时，获得的超滤膜具备海绵状孔结构，在压力为0.3MPa，料液温度为25℃下，该超滤膜的纯水通量为67L/(m2h)，对牛血清白蛋白的截留率为98.4％。
从实施例和对比例1比较中看出，对比例中使用未添加组合添加剂的铸膜液，制备出的超滤膜呈现全部的指状孔结构，其对牛血清白蛋白的截留率偏低，而且在压力升高至1.0MPa时，对牛血清白蛋白的失去截留，这是因为其具有指状孔结构，在1.0MPa的压力条件下，指状孔结构被压塌遭到破坏，而导致超滤膜渗漏，对牛血清白蛋白失去截留性能，表明该超滤膜完全不耐高压。
通过将对比例2-3与实施例进行比较发现，当聚乙烯吡咯烷酮的分子量过小时，制备出的超滤膜呈现部分指状孔、部分海绵状孔结构，其对牛血清白蛋白的截留率偏低，而且在压力升高至1.0MPa时，对牛血清白蛋白的截留率大幅降低，这是因为其仍具有部分指状孔结构，在1.0MPa的压力条件下，指状孔结构被压塌遭到破坏，而导致超滤膜对牛血清白蛋白的截留率大幅下降，表明该超滤膜不耐高压。
通过将对比例4与实施例进行比较发现，当聚乙烯吡咯烷酮的分子量过大时，制备出的超滤膜虽然也具备海绵状孔结构，但溶解和静置脱泡过程都耗费了较长的工作时间，且该超滤膜的纯水通量太低，远小于本申请中超滤膜的水通量，也不能达到作为反渗透复合膜或纳滤复合膜中的支撑基膜所需的水通量性能。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种铸膜液，其特征在于，包括：
聚砜；
组合添加剂，所述组合添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮和醇；
非溶剂；以及
溶剂，
其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的相对分子质量不小于20万且不大于150万。
2.根据权利要求1所述的铸膜液，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮选自聚乙烯吡咯烷酮K60、聚乙烯吡咯烷酮K85和聚乙烯吡咯烷酮K90中的至少之一；
任选的，所述聚乙烯吡咯烷酮和醇的质量比为1-5：1。
3.根据权利要求1所述的铸膜液，其特征在于，所述非溶剂包括水、丙酮、丁酮、柠檬酸、醋酸和磷酸中的至少之一；
所述醇包括丙醇、乙醇、乙二醇和正丁醇中的至少之一；
所述溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和氯仿中的至少之一。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铸膜液，其特征在于，包括：
15～30重量份的所述聚砜；
1～15重量份的所述组合添加剂；
0.5～5重量份的所述非溶剂；
50～83.5重量份的所述溶剂。
5.一种超滤膜，其特征在于，所述超滤膜是由权利要求1～4任一项所述的铸膜液形成的。
6.根据权利要求5所述的超滤膜，所述超滤膜是通过浸没沉淀相转化方法制备得到的。
7.根据权利要求6所述的超滤膜，其特征在于，所述超滤膜具有海绵状孔结构。
8.一种反渗透复合膜或者纳滤复合膜，其特征在于，包括层叠设置的支撑基膜和复合功能层膜，其中，所述支撑基膜是由权利要求1-4任一项所述的铸膜液制备得到的，或者利用权利要求5-7任一项所述的超滤膜形成的。
9.一种纯水或净水供应方法，其特征在于，使待处理的给水通过权利要求8所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜；
任选的，在0.3-2.0MPa压力下，使待处理的给水通过所述反渗透复合膜或者所述纳滤复合膜；
任选的，所述给水选自民用给水、工业给水、海水以及苦咸水中的至少之一。
10.一种纯水或净水供应装置，其特征在于，包括权利要求8所述的反渗透复合膜或者纳滤复合膜。
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