CN109382001B - 一种反渗透膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种反渗透膜及其制备方法，涉及反渗透膜技术领域。反渗透膜包括聚烯烃薄膜、陶瓷层以及聚酰胺层。陶瓷层形成于聚烯烃薄膜表面；聚酰胺层形成于陶瓷层表面，且陶瓷层设置于聚烯烃薄膜与聚酰胺层之间。该反渗透膜采用聚烯烃薄膜作为基底，成本相较于无纺布加聚砜的基材成本更低；陶瓷层防止了聚烯烃膜在有机溶剂环境中出现溶胀进而影响机械强度的问题，提高了反渗透膜的尺寸稳定性。

Description

一种反渗透膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及反渗透膜技术领域，且特别涉及一种反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透膜是一种人工半透膜，其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将这些物质和水分离开来。其广泛用于电子行业高纯水制备、医疗用水制备、海水淡化、苦咸水淡化、污水再生利用等诸多领域。
目前的反渗透膜一般采用无纺布和聚砜作为基材，但是无纺布加聚砜的基材成本较高；为了减少成本，现有的反渗透膜也有采用聚烯烃膜作为基材，但是申请人发现反渗透膜在生产过程中需要接触到有机溶剂，聚烯烃膜在有机溶剂中会发生溶胀现象，无法生产出合格的反渗透膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反渗透膜，该反渗透膜具有较好的脱盐率，且能解决现有的反渗透膜溶胀性的问题。
本发明的另一目的在于提供一种反渗透膜的制备方法，该制备方法工艺简单，能制得脱盐率较高的反渗透膜。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种反渗透膜，其包括：聚烯烃薄膜、陶瓷层以及聚酰胺层；
陶瓷层形成于聚烯烃薄膜表面；
聚酰胺层形成于陶瓷层表面，且陶瓷层设置于聚烯烃薄膜与聚酰胺层之间。
一种反渗透膜的制备方法，包括：
在聚烯烃薄膜的表面形成陶瓷层；
在陶瓷层表面形成聚酰胺层；且聚烯烃薄膜与聚酰胺层设置于陶瓷层的相对表面。
本发明实施例的有益效果是：
本申请的反渗透膜采用聚烯烃薄膜作为基底，成本相较于无纺布加聚砜的基材成本更低。陶瓷层形成于聚烯烃薄膜表面，一方面陶瓷层能够阻隔聚烯烃薄膜的表面与有机溶剂接触；另一方面由于陶瓷层不易变形，不会产生溶胀现象，因而防止了聚烯烃膜在有机溶剂环境中出现溶胀进而影响机械强度的问题，提高了反渗透膜的尺寸稳定性。陶瓷层的亲水性较好，能够使得聚酰胺层更易形成在陶瓷层表面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施方式的反渗透膜的结构示意图。
图标：10-反渗透膜；11-聚烯烃薄膜；12-陶瓷层；13-聚酰胺层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种反渗透膜10及其制备方法进行具体说明。
一种反渗透膜10，其包括：聚烯烃薄膜11、陶瓷层12以及聚酰胺层13。
陶瓷层12形成于聚烯烃薄膜11表面；聚酰胺层13形成于陶瓷层12表面，且陶瓷层12设置于聚烯烃薄膜11与聚酰胺层13之间。
反渗透膜10采用聚烯烃薄膜11作为基底，成本相较于无纺布加聚砜的基材成本更低。在本实施例中，聚烯烃薄膜11可采用双向或单向拉伸聚烯烃薄膜11。另外由于聚烯烃薄膜11自身具有多孔结构，适用于反渗透膜10，其到支撑作用。
陶瓷层12形成于聚烯烃薄膜11表面，陶瓷层12一方面能够阻隔聚烯烃薄膜11的表面与有机溶剂接触；另一方面由于陶瓷层12不易变形，不会产生溶胀现象，因而防止了聚烯烃膜在有机溶剂环境中出现溶胀进而影响机械强度的问题，提高了反渗透膜10的尺寸稳定性。另外，陶瓷层12的亲水性较好，能够使得聚酰胺层13更易形成在陶瓷层12表面。
在本实施例中，陶瓷层12由陶瓷材料形成于聚烯烃薄膜11的表面得到，形成陶瓷层12的方法包括但不限定于辊涂、气相沉积和光固化。其中，陶瓷材料包括Al2O3、AlOOH、AlN、SiO2、TiO2、Si3N4、Mg(OH)2、BaSO4和SiC中的任一种。
在一些实施方式中，聚烯烃薄膜11的厚度为10～50μm，陶瓷层12的厚度为100nm～4μm，聚酰胺层13的厚度为100nm～5μm。
在一些实施方式中，聚烯烃薄膜11的厚度为20～40μm，陶瓷层12的厚度为1μm～3μm，聚酰胺层13的厚度为1μm～3μm。
一种反渗透膜10的制备方法，包括：
对聚烯烃薄膜11进行表面处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。经过表面处理的聚烯烃薄膜11，提高了反渗透膜10的亲水性能，更有利于水透过。
需要说明的是，聚烯烃薄膜11的相对表面均进行了表面处理。其中，对聚烯烃薄膜11进行表面处理的方式包括等离子体处理和电晕处理中的任一种。本实施例对表面处理的方式不限定为等离子体处理和电晕处理，只要能将聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面即可。
在经过表面处理的聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。其中，陶瓷层12由陶瓷材料形成于聚烯烃薄膜11的表面得到，形成陶瓷层12的方法包括辊涂、气相沉积和光固化中的任一种。在一种可选的实施方式中，陶瓷材料包括Al2O3、AlOOH、AlN、SiO2、TiO2、Si3N4、Mg(OH)2、BaSO4和SiC中的任一种。
该陶瓷层12能够防止聚烯烃膜在有机溶剂环境中出现溶胀进而影响机械强度的问题，提高了反渗透膜10的尺寸稳定性。
另外，在一些实施方式中，也可以不用对聚烯烃薄膜11进行表面处理，直接在聚烯烃薄膜11形成陶瓷层12。
在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13；且聚烯烃薄膜11与聚酰胺层13设置于陶瓷层12的相对表面。其中，聚酰胺层13由间苯二胺和均苯三甲酰氯在陶瓷层12的表面聚合得到。其中，间苯二胺和均苯三甲酰氯均溶解于有机溶剂中。需要说明的是，本实施方式的聚酰胺层13不限于由间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合得到，也可采用其他原料，只要能够在陶瓷层12表面聚合形成聚酰胺层13即可。需要说明的是，申请人在研究中发现，如果在聚烯烃薄膜表面直接形成聚酰胺层，由于聚烯烃薄膜会接触到有机溶剂，因而会产生聚烯烃薄膜溶胀现场，溶胀后，聚酰胺层则无法形成在聚烯烃薄膜表面。
而本实施例中，由于陶瓷材料的亲水性较好，能够使得间苯二胺和均苯三甲酰氯更易聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13。需要说明的是，间苯二胺和均苯三甲酰氯的界面聚合反应技术为现有技术，在此不再赘述。
需要说明的是，在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13后得到的是初品，还需要对初品进行清洗干燥。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行等离子体表面处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将Al2O3陶瓷材料辊涂于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例2
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行等离子体表面处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将AlN陶瓷材料辊涂于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例3
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行电晕处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将Si3N4陶瓷材料辊涂于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例4
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行等离子体表面处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将SiC陶瓷材料辊涂于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例5
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行电晕处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将Al2O3陶瓷材料气相沉积于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例6
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
对聚烯烃薄膜11进行电晕处理以使得聚烯烃薄膜11由疏水性表面变成亲水性表面。将PbTiO3陶瓷材料气相沉积于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
实施例7
一种反渗透膜10，该反渗透膜10由以下步骤制得，包括：
将Al2O3陶瓷材料辊涂于聚烯烃薄膜11的一个表面形成陶瓷层12。
将陶瓷层12表面与间苯二胺溶液和均苯三甲酰氯溶液接触，以使得间苯二胺和均苯三甲酰氯聚合在陶瓷层12表面形成聚酰胺层13得到膜初品。将得到的膜初品进行清洗干燥得到反渗透膜10。
试验例
参照GB/T 32373-2015(反渗透膜10测试方法)对实施例1-7制得的反渗透膜进行脱盐率测试，其结果记录在表1中。
表1实施例1-7的反渗透膜10的脱盐率测试结果
Figure BDA0001879943390000101
结果分析：从表1的结果可以看出，本实施例1-7制得的反渗透膜的脱盐率均大于或等于95％，符合反渗透膜的使用标准。
综上所述，本发明实施例的反渗透膜采用聚烯烃薄膜作为基底，成本相较于无纺布加聚砜的基材成本更低。陶瓷层形成于聚烯烃薄膜表面，一方面陶瓷层能够阻隔聚烯烃薄膜的表面与有机溶剂接触；另一方面由于陶瓷层不易变形，不会产生溶胀现象，因而防止了聚烯烃膜在有机溶剂环境中出现溶胀进而影响机械强度的问题，提高了反渗透膜的尺寸稳定性。陶瓷层的亲水性较好，能够使得聚酰胺层更易形成在陶瓷层表面。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (9)

1.一种反渗透膜，其特征在于，其包括：
聚烯烃薄膜；
陶瓷层，所述陶瓷层形成于所述聚烯烃薄膜表面，所述陶瓷层用于阻隔聚烯烃薄膜的表面与有机溶剂接触以防止聚烯烃薄膜溶胀，所述陶瓷层的陶瓷材料包括Al2O3、AlOOH、AlN、TiO2、Si3N4、Mg(OH)2、BaSO4和SiC中的任一种；以及
聚酰胺层，所述聚酰胺层形成于所述陶瓷层表面，且所述陶瓷层设置于所述聚烯烃薄膜与所述聚酰胺层之间。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜，其特征在于，所述聚烯烃薄膜的厚度为10～50μm，所述陶瓷层的厚度为100nm～4μm，所述聚酰胺层的厚度为100nm～5μm。
3.根据权利要求2所述的反渗透膜，其特征在于，所述聚烯烃薄膜的厚度为20～40μm，所述陶瓷层的厚度为1μm～3μm，所述聚酰胺层的厚度为1μm～3μm。
4.一种反渗透膜的制备方法，其特征在于，包括：
在聚烯烃薄膜的表面形成陶瓷层；所述陶瓷层用于阻隔聚烯烃薄膜的表面与有机溶剂接触以防止聚烯烃薄膜溶胀，所述陶瓷层的陶瓷材料包括Al2O3、AlOOH、AlN、TiO2、Si3N4、Mg(OH)2、BaSO4和SiC中的任一种；
在所述陶瓷层表面形成聚酰胺层；且所述聚烯烃薄膜与所述聚酰胺层设置于所述陶瓷层的相对表面。
5.根据权利要求4所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，对所述聚烯烃薄膜先进行表面处理以使得所述聚烯烃薄膜由疏水性表面变成亲水性表面；然后在经过表面处理的所述聚烯烃薄膜的表面形成所述陶瓷层。
6.根据权利要求5所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，对所述聚烯烃薄膜进行表面处理的方式包括等离子体处理和电晕处理中的任一种。
7.根据权利要求4所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述陶瓷层由陶瓷材料形成于所述聚烯烃薄膜的表面得到，形成所述陶瓷层的方法包括辊涂、气相沉积和光固化中的任一种。
8.根据权利要求4所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，所述聚酰胺层由间苯二胺和均苯三甲酰氯在所述陶瓷层的表面聚合得到。
9.根据权利要求4所述的反渗透膜的制备方法，其特征在于，在所述陶瓷层表面聚合形成聚酰胺层得到初品，还包括将所述初品进行清洗干燥。
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