CN111905577A - 一种降低反渗透膜残留胺含量的方法 - Google Patents

一种降低反渗透膜残留胺含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于反渗透复合膜分离技术领域。将聚砜溶液涂覆于聚酯无纺布上，然后浸入凝胶水浴中形成聚砜基膜，经过纯水漂洗后，得到聚砜多孔支撑膜；第一次热处理后使所述聚砜多孔支撑膜的含水量维持在8～12g/m2；膜片表面涂覆水相溶液，然后去除表面多余的水相溶液；在膜片表面涂覆涂覆油相溶液，然后去除表面多余的油相溶液，得到聚酰胺初始分离层；进行第二次热处理后得到聚酰胺分离层；接着进行漂洗，然后去除膜片上残留的间苯二胺；经过保湿液槽，然后去除膜面多余的保湿液；在膜表面涂抹或喷涂保护液；然后进行第三次热处理，得到反渗透复合膜。本发明解决了现有技术中反渗透膜残留胺含量高、易变黄发黑且膜性能下降的问题。

Description

一种降低反渗透膜残留胺含量的方法
技术领域
本发明涉及反渗透复合膜分离技术领域，具体涉及一种残留胺含量低,且脱盐率高、产水通量大的反渗透膜的制备方法。
背景技术
对于传统的油水相界面聚合法制备的反渗透膜，其采用的是多元胺等物质作为水相单体，多元酰氯等物质为有机相单体，在聚砜多孔支撑膜表面上发生反应得到的聚酰胺分离层；界面聚合结束后的膜片上残留着大量的水相和油相单体，因此需要对所制备的聚酰胺反渗透膜进行漂洗处理，如果漂洗不彻底，膜内残留的多元胺会导致所制备的反渗透膜产品，在后期的储存或使用过程中氧化、发黑、变色，最终引起膜元件产品性能的大幅度下降，使用寿命缩短，并且极易造成污染，增加了反渗透膜运行成本。在现有技术中，虽然已经开发出了多种漂洗工艺来降低反渗透膜片的残留胺，但到目前为止，仍没有较为理想且经济的处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，解决了现有技术中反渗透膜残留胺含量高的问题，另外也解决了因膜片残留胺含量高，导致在后期储存及使用过程中易变黄发黑且膜性能下降的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，包括以下步骤：
步骤①：将质量百分比浓度为15％的聚砜溶液涂覆于聚酯无纺布上，然后浸入凝胶水浴中形成聚砜基膜，经过纯水漂洗后，制备得到聚砜多孔支撑膜；
步骤②：将步骤①得到的聚砜多孔支撑膜进行第一次热处理，使所述聚砜多孔支撑膜的含水量维持在8～12g/m2；
步骤③：在步骤②得到的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有间苯二胺的水相溶液，然后去除表面多余的水相溶液；
步骤④：在步骤③得到的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有均苯三甲酰氯的油相溶液，然后去除表面多余的油相溶液，所述间苯二胺与所述均苯三甲酰氯发生界面聚合反应，从而得到聚酰胺初始分离层；
步骤⑤：将步骤④得到的聚酰胺初始分离层进行第二次热处理，得到聚酰胺分离层；
步骤⑥：将步骤⑤得到的聚酰胺分离层经过漂洗液漂洗，然后去除膜片上残留的间苯二胺；
步骤⑦：将步骤⑥经过漂洗的膜片经过保湿液槽，然后去除膜面多余的保湿液；
步骤⑧：在膜表面涂抹或喷涂含有聚乙烯醇的保护液，在聚酰胺层表面形成保护层；
步骤⑨：将步骤⑧得到的膜片进行第三次热处理，得到反渗透复合膜。
优选的，所述涂覆方式包括刮刀或涂头。
优选的，所述第一次热处理的温度条件为40～100℃、时间条件为10s～ 1min，加热方式为烘箱。
优选的，所述第一次热处理的温度条件为50～70℃、时间条件为30s，加热方式为烘箱。
优选的，所述间苯二胺的质量百分比浓度为2％。
优选的，所述均苯三甲酰氯的质量百分比浓度为0.1％。
优选的，所述第二次热处理的温度条件为90～100℃、时间条件为2min～ 5min，加热方式为烘箱或热水。
优选的，所述漂洗液为纯水、酸水溶液、碱水溶液、有机溶剂水溶液或无机盐水溶液中的任一种。
优选的，所述漂洗液的温度条件为40℃。
优选的，所述保湿液为含有质量百分比浓度为2％甘油的溶液。
优选的，所述第三次热处理的温度条件为50～70℃、时间条件为1min～3min，加热方式为烘箱。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
本发明通过对聚砜多孔支撑膜进行预处理，控制聚砜多孔支撑膜的含水量，可改善随后的多元胺的水相溶液在膜面的分布，在后续聚酰胺反渗透的漂洗过程中，即便采用常规的漂洗液及温和条件，残留胺也可容易洗出，可显著提高清洗效率，降低残留胺类物质浓度，避免反渗透膜在储存或使用过程中因氧化而黄变，提高反渗透膜的性能；而且处理工艺温和、简单、高效，易实现产业化连续生产。
具体实施方式
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。
本发明提供以下实施例和比较例：
实施例1：
步骤①：将质量百分比浓度为15％的聚砜溶液选用刮刀或涂头涂覆于聚酯无纺布上，然后在凝胶水浴中发生相转化形成聚砜基膜，经过纯水漂洗后，制备得到聚砜多孔支撑膜；
步骤②：将步骤①得到的聚砜多孔支撑膜在70℃的烘箱中预处理30s，使聚砜多孔支撑膜的含水量维持在8～12g/m2；
步骤③：在由步骤②得到的经过预处理的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有质量百分比浓度为2％的间苯二胺的水相溶液，然后去除表面多余的水相溶液；
步骤④：在由步骤③得到的含有水相溶液的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有质量百分比浓度为0.1％的均苯三甲酰氯的油相溶液，然后去除表面多余的油相溶液，两相单体(所述间苯二胺与所述均苯三甲酰氯)经界面聚合反应生成聚酰胺初始分离层；
步骤⑤：将步骤④得到的聚酰胺初始分离层在100℃烘箱中干燥5min，可以提高聚酰胺分离层的交联度，从而得到致密的聚酰胺分离层；
步骤⑥：将步骤⑤得到的聚酰胺分离层经过漂洗液漂洗，所述漂洗液为纯水、酸水溶液、碱水溶液、有机溶剂水溶液或无机盐水溶液中的任一种，漂洗的温度为40℃，然后去除膜片上残留的间苯二胺；
步骤⑦：将步骤⑥经过漂洗的膜片经过保湿液槽，即含有质量百分比浓度为2％的甘油的溶液，去除膜面多余的保湿液；
步骤⑧：在膜表面涂覆或喷涂含有聚乙烯醇的保护液，在聚酰胺层表面形成均匀的保护层；
步骤⑨：将步骤⑧得到的膜片在70℃烘箱中干燥2min，得到反渗透复合膜。
实施例2：将实施例1步骤②中的聚砜多孔支撑膜在60℃烘箱中预处理30s，使得聚砜多孔支撑膜的含水量维持在18～22g/m2，其余条件与实施例1相同。
实施例3：将实施例1步骤②中的聚砜多孔支撑膜在50℃烘箱中预处理30s，使得聚砜多孔支撑膜的含水量维持在28～32g/m2，其余条件与实施例1相同。
实施例4：将实施例1步骤②中的聚砜多孔支撑膜在40℃烘箱中预处理30s，使得聚砜多孔支撑膜的含水量维持在48～52g/m2，其余条件与实施例1相同。
对比例：与实施例1相比，聚砜多孔支撑膜不经过步骤②的烘箱预处理，聚砜多孔支撑膜的含水量为78～82g/m2，其余条件与实施例1相同。
以BW反渗透膜(苦咸水反渗透膜)为例，在压强为225psi(磅力/平方英寸)，质量百分比浓度为2000ppm的NaCl溶液，温度为25℃条件下测试膜片产水量和脱盐率。
在质量百分比浓度为50％的乙醇水溶液200mL、温度80℃条件下，萃取上述聚酰胺反渗透膜，萃取时间为2小时，所采样的聚酰胺反渗透膜片面积为1.5cm ×1.5cm，使用紫外分光光度计分析萃取液中的胺含量，得到聚酰胺反渗透膜中未反应残留胺的含量。
上述实验数据(脱盐率、产水量、残留胺含量)合并列入表1，产水量的单位为加仑/平方英尺/天(GFD)。
表1
Figure RE-GDA0002656811240000051
由表1数据可知，在实施例1～4中脱盐率和产水量均与支撑膜含水量呈反比例关系，残留胺含量与支撑膜含水量呈正比关系；没经过预处理的比较例含水量大大高于实施例1～4，且脱盐率和残留胺含量最高，产水量最低，严重影响了产品的使用效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤①：将质量百分比浓度为15％的聚砜溶液涂覆于聚酯无纺布上，然后浸入凝胶水浴中形成聚砜基膜，经过纯水漂洗后，得到聚砜多孔支撑膜；
步骤②：将步骤①得到的聚砜多孔支撑膜进行第一次热处理，使所述聚砜多孔支撑膜的含水量维持在8～12g/m2；
步骤③：在步骤②得到的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有间苯二胺的水相溶液，然后去除表面多余的水相溶液；
步骤④：在步骤③得到的聚砜多孔支撑膜的表面涂覆含有均苯三甲酰氯的油相溶液，然后去除表面多余的油相溶液，所述间苯二胺与所述均苯三甲酰氯发生界面聚合反应，得到聚酰胺初始分离层；
步骤⑤：将步骤④得到的聚酰胺初始分离层进行第二次热处理，得到聚酰胺分离层；
步骤⑥：将步骤⑤得到的聚酰胺分离层经过漂洗液漂洗，然后去除膜片上残留的间苯二胺；
步骤⑦：将步骤⑥经过漂洗的膜片经过保湿液槽，然后去除膜面多余的保湿液；
步骤⑧：在膜表面涂抹或喷涂含有聚乙烯醇的保护液，在聚酰胺层表面形成保护层；
步骤⑨：将步骤⑧得到的膜片进行第三次热处理，最终得到反渗透复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述涂覆方式包括刮刀或涂头。
3.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度条件为40～100℃、时间条件为10s～1min，加热方式为烘箱。
4.根据权利要求1或3所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度条件为50～70℃、时间条件为30s，加热方式为烘箱。
5.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述间苯二胺的质量百分比浓度为2％。
6.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述均苯三甲酰氯的质量百分比浓度为0.1％。
7.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述第二次热处理的温度条件为90～100℃、时间条件为2min～5min，加热方式为烘箱或热水。
8.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述漂洗液为纯水、酸水溶液、碱水溶液、有机溶剂水溶液或无机盐水溶液中的任一种。
9.根据权利要求1或8所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述漂洗液的温度条件为40℃。
10.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述保湿液为含有质量百分比浓度为2％甘油的溶液。
11.根据权利要求1所述的一种降低反渗透膜残留胺含量的方法，其特征在于，所述第三次热处理的温度条件为50～70℃、时间条件为1min～3min，加热方式为烘箱。
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