CN116116244B - 复合膜及其制备方法和应用 - Google Patents

复合膜及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116116244B
CN116116244B CN202310411202.4A CN202310411202A CN116116244B CN 116116244 B CN116116244 B CN 116116244B CN 202310411202 A CN202310411202 A CN 202310411202A CN 116116244 B CN116116244 B CN 116116244B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase solution
aqueous phase
mass fraction
composite membrane
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310411202.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116116244A (zh
Inventor
陈可可
施盈盈
刘文超
谭惠芬
程新
潘巧明
郑宏林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Bluestar Hangzhou Membrane Industry Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Bluestar Hangzhou Membrane Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd, Bluestar Hangzhou Membrane Industry Co Ltd filed Critical Hangzhou Water Treatment Technology Development Center Co Ltd
Priority to CN202310411202.4A priority Critical patent/CN116116244B/zh
Publication of CN116116244A publication Critical patent/CN116116244A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116116244B publication Critical patent/CN116116244B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种复合膜及其制备方法和应用，其中，复合膜的制备方法，包括以下步骤：提供水相溶液和油相溶液，其中，水相溶液包括多元胺、非离子型表面活性剂、正癸醇、硅酸钾以及水，所述油相溶液包括多元酰氯、硅酸酯以及异构烷烃溶剂，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸丁酯中的至少一种；提供支撑膜，将水相溶液和油相溶液依次置于支撑膜的同一表面并静置，得到预制膜；将预制膜进行热处理形成分离层，得到复合膜。采用本发明复合膜的制备方法制备的复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。

Description

复合膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理滤膜技术领域，特别是涉及复合膜及其制备方法和应用。
背景技术
复合膜由于其耗能低、对环境污染小等优势，已被广泛应用于海水淡化、饮用水处理、水回用、工业废水处理等方面。而复合膜的通量和脱盐率存在一个此消彼长的关系，同时提高反渗透的水通量和脱盐率成为了膜行业的一个技术瓶颈，很难达到在保持高水通量的同时，还具有高的截留率。
目前，提高复合膜的水通量的方法主要有以下几种：第一种，在制备复合膜的过程中，通过在水相或油相添加纳米粒子，但该方法很容易出现纳米粒子团聚的问题，同时纳米粒子易因与分离层缺乏有效的粘附力，导致其脱落或逸出，从而存在饮用水安全的问题；第二种，在水相添加亲水性物质，但该方法中，由于亲水性物质很难扩散到油相中，因而对膜通量的改善并不明显；第三种，在油相添加酯类增塑剂，该方法虽然可提高水通量，但一般会损失复合膜的脱盐率；第四种，在复合膜制备完成后，在复合膜表面涂覆亲水性物质，但该方法存在亲水性物质脱落的风险，从而影响水通量的改善效果。
由此可见，传统方法制备的复合膜，仍存在无法兼具高水通量和高脱盐率的问题。
发明内容
基于此，有必要针对传统方法制备的复合膜，存在无法兼具高水通量和高脱盐率的问题，提供一种复合膜及其制备方法和应用，该制备方法制备的复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。
一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：
提供水相溶液和油相溶液，其中，所述水相溶液包括多元胺、非离子型表面活性剂、正癸醇、硅酸钾以及水，所述油相溶液包括多元酰氯、硅酸酯以及异构烷烃溶剂，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸丁酯中的至少一种；
提供支撑膜，将所述水相溶液和所述油相溶液依次置于所述支撑膜的同一表面并静置，得到预制膜；
将所述预制膜进行热处理形成分离层，得到复合膜。
在其中一个实施例中，所述非离子型表面活性剂在所述水相溶液中的质量分数为2%-5%；
及/或，所述非离子型表面活性剂选自烷基苯酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述正癸醇在水相溶液中的质量分数为3%-10%。
在其中一个实施例中，所述多元胺在所述水相溶液中的质量分数为1%-2%；
及/或，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、四乙烯五胺中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述水相溶液还包括吸酸剂，所述吸酸剂在所述水相溶液中的质量分数为0.5%-3%；
及/或，所述吸酸剂选自三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾胺中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述硅酸钾在所述水相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%。
在其中一个实施例中，所述多元酰氯在所述油相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%；
及/或，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述硅酸酯在所述油相溶液中的质量分数为1%-5%。
同时，本发明还提供一种复合膜，所述复合膜由上述所述的复合膜的制备方法制备而成。
此外，本发明还提供一种如上述所述的复合膜在水处理装置中的应用。
本发明所述的复合膜的制备方法中，水相溶液中的非离子型表面活性剂与正癸醇能够形成两亲分子层，且分子间呈有序排列，同时水分子可以以不同速率渗入两亲分子层内，改变分子间的排列顺序，并与两亲分子层相互交错排列，使得水相溶液形成类似层状液晶结构，而该层状液晶结构可以增加油溶性物质在水溶液中的溶解性。因此，当水相溶液和油相溶液接触形成水油交界面并发生界面聚合过程中，多元胺和多元酰氯反应生成聚酰胺层；同时，由于水相溶液形成类似层状液晶结构，该层状液晶结构会增加硅酸酯在水油交界面的溶解性，再者，水相溶液中的正癸醇能够使得油相溶液中的硅酸酯更快水解，以便于在聚酰胺层形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶，从而增加了水分子通道；此外，由于多元胺与多元酰氯在发生界面聚合反应产生聚酰胺层的同时，也会产生副产物盐酸，而部分盐酸会被水相溶液中的硅酸钾吸收，并在聚酰胺层形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶。
因此，相当于在整个聚酰胺层内形成了连续的硅凝胶，此时，聚酰胺层和硅凝胶构成复合膜的分离层，从而有效增加了分离层的比表面积，进而使得本发明制备的复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的复合膜的电镜图；
图2为本发明实施例2制备的复合膜的电镜图；
图3为本发明对比例1制备的复合膜的电镜图；
图4为本发明对比例8制备的复合膜的电镜图；
图5为本发明对比例10制备的复合膜的电镜图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的复合膜及其制备方法和应用作进一步说明。
本发明提供的复合膜的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供水相溶液和油相溶液，其中，所述水相溶液包括多元胺、非离子型表面活性剂、正癸醇、硅酸钾以及水，所述油相溶液包括多元酰氯、硅酸酯以及异构烷烃溶剂，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸丁酯中的至少一种；
S2、提供支撑膜，将所述水相溶液和所述油相溶液依次置于所述支撑膜的同一表面并静置，得到预制膜；
S3、将所述预制膜进行热处理形成分离层，得到复合膜。
步骤S1中，水相溶液中的非离子型表面活性剂与正癸醇能够形成两亲分子层，且分子间呈有序排列，同时水分子可以以不同速率渗入两亲分子层内，改变分子间的排列顺序，并与两亲分子层相互交错排列，使得水相溶液形成类似层状液晶结构，而该类似层状液晶结构可以增加油溶性物质在水溶液中的溶解性。
因此，当水相溶液和油相溶液接触形成水油交界面并发生界面聚合过程中，多元胺和多元酰氯反应生成聚酰胺层；同时，由于水相溶液形成类似层状液晶结构，该层状液晶结构会增加硅酸酯在水油交界面的溶解性，再者，水相溶液中的正癸醇能够使得油相溶液中的硅酸酯更快水解，以便于在聚酰胺层形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶，从而增加了水分子通道。
此外，由于多元胺与多元酰氯在发生界面聚合反应产生聚酰胺层的同时，也会产生副产物盐酸，而部分盐酸会被水相溶液中的硅酸钾吸收，并在聚酰胺层内形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶。
因此，相当于在整个聚酰胺层内形成了连续的硅凝胶，此时，聚酰胺层和硅凝胶构成复合膜的分离层，从而有效增加了分离层的比表面积，极大的提高了复合膜的水通量，从而使得本发明制备的复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。
应予说明的是，由于硅凝胶具有疏松多孔的网络结构，故多元胺与多元酰氯反应形成的聚酰胺与硅凝胶之间能够相互穿插，从而增大了分离层的比表面积，使得聚酰胺与硅凝胶之间的分子间隙作为产水通道，极大的增加了复合膜的水通量。
为了更好的使水相溶液形成类似层状结晶结构，用于提高油溶性物质在水溶液中的溶解性，优选地，所述非离子型表面活性剂在所述水相溶液中的质量分数为2%-5%，所述正癸醇在水相溶液中的质量分数为3%-10%。如此设置，便于非离子型表面活性剂与正癸醇之间更好的形成排列有序的两亲分子层，使得水分子更好的渗透入两亲分子层内，改变非离子型表面活性剂与正癸醇之间的分子排列，形成类似层状液晶结构，且该类似层状液晶具有与生物双分子层具有相似的双层结构，以此来增加油溶性物质在水溶液中的溶解性。
应予说明的是，本发明中可通过控制向水中加入非离子型表面活性剂以及正癸醇的用量，以此来调控水分子渗入到两亲分子层内的速率，进而改变分子间的排列顺序，使得水分子能够与两亲分子层相互交错排列，形成具有类似层状液晶结构。
进一步优选地，所述非离子型表面活性剂选自烷基苯酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种；更进一步优选地，所述烷基苯酚聚氧乙烯醚选自辛烷基苯酚聚氧乙烯醚和/或壬烷基苯酚聚氧乙烯醚；如此设置，可以使非离子型表面活性剂更好地与正癸醇形成两亲分子层的同时，也能够进一步促使油相溶液中硅酸酯的水解。
多元胺与多元酰氯通过界面聚合反应生成聚酰胺层，在一实施方式中，所述多元胺在所述水相溶液中的质量分数为1%-2%，所述多元酰氯在所述油相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%。如此设置，能够使得聚酰胺层交联的更加完整，进而提高复合膜的水通量。
在一实施方式中，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、四乙烯五胺中的至少一种。进一步优选地，所述多元胺选自间苯二胺。
在一实施方式中，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯中的至少一种。
水相溶液中硅酸钾会吸收多元胺与多元酰氯在发生界面聚合反应时产生的副产物盐酸，并与盐酸发生反应，而硅酸钾与盐酸二者之间的反应，一方面，可在聚酰胺层形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶，增加水分子通道；另一方面，还可以在一定程度上替代吸酸剂，吸收盐酸，以保证多元胺与多元酰氯聚合反应的正向进行。
为了更好的形成硅凝胶，进而增加复合膜的水通量，优选地，所述硅酸钾在所述水相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%。
为了更好的吸收多元胺与多元酰氯在进行界面聚合反应时生成的副产物盐酸，以确保多元胺与多元酰氯之间界面聚合反应的正向进行，优选地，所述水相溶液还包括吸酸剂，所述吸酸剂在所述水相溶液中的质量分数为0.5%-3%；进一步优选地，所述吸酸剂选自三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾胺中的至少一种。更一步优选地，所述吸酸剂选自三乙胺。
硅酸酯在正癸醇的作用下，会加快水解，以便于在聚酰胺层形成具有疏松多孔网络结构的硅凝胶，为了能够更好的形成硅凝胶，增加水分子的通道，进而提高复合膜的水通量，在一实施方式中，所述硅酸酯在所述油相溶液中的质量分数为1%-5%，进一步优选地，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯。
在一实施方式中，所述异构烷烃溶剂选自Isopar-E、Isopar-G、Isopar-L中的至少一种。
在一实施方式中，步骤S2中，所述支撑膜的材料包括聚砜、聚丙烯或聚丙烯腈中至少一种，其中，由于聚砜价廉易得，机械强度好，抗压密性能好，化学性能稳定，无毒，能抗生物降解，因此，优选地，所述支撑膜的材料选自聚砜。
为了增加复合膜的强度，在一实施方式中，还提供一无纺布层，所述无纺布层与所述支撑膜层叠设置，所述水相溶液和所述油相溶液依次置于所述支撑膜背离所述无纺布层的表面。
在一实施方式中，步骤S3中，热处理时间为1min-5min；热处理的温度为60℃-90℃。如此设置，可进一步保证聚酰胺层交联的完整性以及均匀性，进而保证复合膜的水通量。
同时，本发明还提供一种由上述制备方法制备而成的复合膜，该复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。
此外，本发明还提供一种如上述所述的复合膜在水处理装置中的应用。
应予说明的是，本申请中的复合膜作为反渗透膜、正渗透膜或者纳滤膜应用在水处理装置中。
在一实施方式中，所述水处理装置可以为净化机，当所述复合膜作为反渗透膜应用于净水机中时，在净水过程中，待净化的原水从复合膜的分离层进入，原水在压力的作用下透过复合膜形成纯水。
在一实施方式中，所述水处理装置也可以为海水淡化装置。
以下，将通过以下具体实施例对所述复合膜及其制备方法和应用做进一步的说明。
应予说明的是，本发明中涉及的试剂、原料等，若未做特别解释说明，均可以通过商业途径获得。
实施例1
将间苯二胺、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、正癸醇、硅酸钾、三乙胺加入到水中，混合均匀，得到水相溶液，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为1.5%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为2.5%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为5%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.1%，三乙胺在水相溶液中的质量分数为1%。
将均苯三甲酰氯（TMC）、正硅酸乙酯加入到异构烷烃溶剂（Isopar-G）中，混合均匀，得到油相溶液，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.15%，正硅酸乙酯在油相溶液中的质量分数为2%。
先在聚砜支撑膜上涂敷上述得到的水相溶液，静置60s后倒掉多余的水相溶液，冷风吹干膜面；再将上述得到的油相溶液涂敷在上述吹干的膜面上，静置30s，倒掉多余的油相溶液，得到预制膜，然后将上述得到的预制膜直接放入80℃鼓风干燥箱中热处理2min，得到图1所示的复合膜。
对本实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例2
与实施例1相比，区别仅在于，实施例2中，在制备水相溶液的过程中，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为1%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为2%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为3%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.1%，三乙胺在水相溶液中的质量分数为0.5%；在制备油相溶液的过程中，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.1%，正硅酸乙酯在油相溶液中的质量分数为1%，其余条件均相同，制备得到图2所示的复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例3
与实施例1相比，区别仅在于，实施例3中，在制备水相溶液的过程中，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为2%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为5%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为8%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.5%、三乙胺在水相溶液中的质量分数为3%；在制备油相溶液的过程中，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.5%，正硅酸乙酯在油相溶液中的质量分数为5%，其余条件均相同，制备得到复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例4
与实施例1相比，区别仅在于，实施例4中，在制备水相溶液的过程中，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为2.2%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为6%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为10%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.6%，三乙胺在水相溶液中的质量分数为3.1%；在制备油相溶液的过程中，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.6%，正硅酸乙酯在油相溶液中的质量分数为5%，其余条件均相同，制备得到复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例5
与实施例1相比，区别仅在于，实施例5中，在制备水相溶液的过程中，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为0.8%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为1.5%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为2%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.08%，三乙胺在水相溶液中的质量分数为0.4%；在制备油相溶液的过程中，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.08%，正硅酸乙酯在油相溶液中的质量分数为5%，其余条件均相同，制备得到复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例6
与实施例1相比，区别仅在于，实施例6中，在制备水相溶液的过程中，其中，采用聚乙二醇辛基苯基醚（TritonX-100）替代辛烷基苯酚聚氧乙烯醚，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
实施例7
与实施例1相比，区别仅在于，实施例7中，在制备水相溶液的过程中，其中，哌嗪在水相溶液中的质量分数为1.5%，辛烷基苯酚聚氧乙烯醚在水相溶液中的质量分数为3%，正癸醇在水相溶液中的质量分数为5.6%，硅酸钾在水相溶液中的质量分数为0.12%，氢氧化钠在水相溶液中的质量分数为1.2%；在制备水相溶液的过程中，其中，间苯二甲酰氯在油相溶液中的质量分数为0.15%，正硅酸丁酯在油相溶液中的质量分数为2%，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该实施例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于，对比例1中制备复合膜的过程中，采用乙醇替代正癸醇，其余条件相同，制备得到图3所示的复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于，对比例2中制备复合膜的过程中，采用辛醇替代正癸醇，其余条件相同。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于，对比例3中制备复合膜的过程中，采用十二醇替代正癸醇，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于，对比例4中，在制备水相溶液的过程中，不含有辛烷基苯酚聚氧乙烯醚，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例5
与实施例1相比，区别仅在于，对比例5中，在制备水相溶液的过程中，不含有辛烷基苯酚聚氧乙烯醚以及硅酸钾，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例6
与实施例1相比，区别仅在于，对比例6中，在制备水相溶液的过程中，不含有硅酸钾，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例7
与实施例1相比，区别仅在于，对比例7中，在制备水相溶液的过程中，采用十二烷基磺酸钠替代辛烷基苯酚聚氧乙烯醚，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例8
与实施例1相比，区别仅在于，对比例8中，在制备油相溶液的过程中，不含有正硅酸乙酯，其余条件相同，制备得到图4所示的复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例9
与实施例1相比，区别仅在于，对比例9中，在制备油相溶液的过程中，采用正硅酸异丙酯替换正硅酸乙酯，其余条件相同，制备得到复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
对比例10
将间苯二胺、三乙胺加入到水中，混合均匀，得到水相溶液，其中，间苯二胺在水相溶液中的质量分数为1.5%，三乙胺在水相溶液中的质量分数为1%。
将均苯三甲酰氯（TMC）加入到异构烷烃溶剂（Isopar-G）中，混合均匀，得到油相溶液，其中，均苯三甲酰氯（TMC）在油相溶液中的质量分数为0.15%。
先在聚砜支撑膜上涂敷上述得到的水相溶液，静置60s后倒掉多余的水相溶液，冷风吹干膜面；再将上述得到的油相溶液涂敷在上述吹干的膜面上，静置30s，倒掉多余的油相溶液，得到预制膜，然后将上述得到的预制膜直接放入80℃鼓风干燥箱中热处理2min，得到图5所示的复合膜。
对该对比例制备的复合膜进行性能测试，测试的条件为：测试压力为1.05MPa，浓水流量为1.0GPM，环境温度均为25℃，浓水pH值均为6.5-7.5，浓水为1500PPm氯化钠水溶液，测试的结果如表1所示。
应予说明的是，表1中，膜水通量（F）由一定时间内通过反渗透膜的水体积来计算，公式为：F=V/(A×T)，其中，V为单位时间内通过反渗透膜的水的体积，A为有效膜面积，T为时间。
截留率（R）通过浓水的浓度和透过液的浓度来计算，计算公式为：R=(1-C1/C0)×100%，其中，C1为浓水的浓度，C0为透过液的浓度。
参见图1至图2所示，实施例1和实施例2制备的复合膜，复合膜的表面叶片状细密，叶片竖立，从而极大的增加了复合膜的比表面积，进而增大了复合膜的水通量。
参见图3所示，对比例1制备的复合膜，由于采用了乙醇替代正癸醇，从而无法与辛烷基苯酚聚氧乙烯醚形成两亲分子层，使得水相溶液无法形成类似层状液晶结构，导致硅酸酯在水油交界面的溶解性降低，且难以在聚酰胺层形成硅凝胶，从而使得复合膜的表面叶片层叠，且覆盖了复合膜的山谷结构，减少了复合膜的比表面积，从而使得复合膜的水通量不佳。
参见图4所示，对比例8制备的复合膜，由于油相组分中不含有硅酸酯，从而无法在正癸醇的作用下，在聚酰胺层形成硅凝胶，导致复合膜的比表面积较小，从而使得复合膜的水通量不佳。
参见图5所示，传统方法制备的复合膜表面为实心突起，从而无法增加复合膜的比表面积，导致复合膜的水通量较低。
由表1数据可知，采用本发明制备的复合膜，可在保持高水通量的同时，且具有高脱盐率。具体的，相比于实施例1和对比例1-3的数据可知，采用正癸醇可与非离子表面活性剂产生两亲分子层，使得水相溶液形成类似层状液晶结构，提高复合膜的水通量。相比于实施例1和对比例1-6的数据可知，本发明辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、正癸醇以及硅酸钾之间具有协同增效的效果，在三者的协同作用下，使得制备复合膜兼具高的水通量和脱盐率。相比于实施例1和对比例7的数据可知，采用离子型表面活性剂所制备的复合膜，虽然该复合膜具有很好的水通量，但是该复合膜的脱盐率则比较差，原因在于，在制备复合膜过程中，对于离子型表面活性剂的添加量要求严格，一旦大于1%则会破坏聚酰胺层的形成过程，从而使得复合膜得脱盐率低，无法适用于水处理。相比于实施例1和对比例8的数据可知，在油相溶液中，不含有硅酸酯时，从而无法于聚酰胺层形成硅凝胶，从而降低了复合膜的水通量。
同时，相比于实施例1、实施例7和对比例9的数据可知，本发明采用正硅酸乙酯和/或正硅酸丁酯，能够很好的溶解在水油界面，并在正癸醇的作用下加快水解形成硅凝胶，进而增加复合膜的水通量。此外，相比于实施例1和对比例10的数据可知，本发明通过设置水相溶液包括非离子型表面活性剂、正癸醇以及硅酸钾，其中，在非离子型表面活性剂、正癸醇的协同作用下，可使得水相溶液形成类似层状液晶结构，该层状液晶结构可促进硅酸酯在水溶液中的溶解性，且硅酸酯在正癸醇的作用下，加快分解，并于聚酰胺层形成硅凝胶，而硅酸钾也在吸收界面聚合反应时所长生的副产物盐酸时，形成硅凝胶，从而相当于在整个聚酰胺层内形成了连续的硅凝胶，此时，聚酰胺层和硅凝胶共同构成了复合膜的分离层，从而有效增加了分离层的比表面积，进而使得本发明制备的复合膜在应用于水处理时，兼具高水通量和高脱盐率的性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供水相溶液和油相溶液，其中，所述水相溶液包括多元胺、非离子型表面活性剂、正癸醇、硅酸钾以及水，所述非离子型表面活性剂选自烷基苯酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种，所述油相溶液包括多元酰氯、硅酸酯以及异构烷烃溶剂，所述硅酸酯选自正硅酸乙酯、正硅酸丁酯中的至少一种；
提供支撑膜，将所述水相溶液和所述油相溶液依次置于所述支撑膜的同一表面并静置，得到预制膜；
将所述预制膜进行热处理形成分离层，得到复合膜。
2.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述非离子型表面活性剂在所述水相溶液中的质量分数为2%-5%。
3.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述正癸醇在水相溶液中的质量分数为3%-10%。
4.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述多元胺在所述水相溶液中的质量分数为1%-2%；
及/或，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、对苯二胺、四乙烯五胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述水相溶液还包括吸酸剂，所述吸酸剂在所述水相溶液中的质量分数为0.5%-3%；
及/或，所述吸酸剂选自三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述硅酸钾在所述水相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%。
7.根据权利要求1至权利要求6任一项所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述多元酰氯在所述油相溶液中的质量分数为0.1%-0.5%；
及/或，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述硅酸酯在所述油相溶液中的质量分数为1%-5%。
9.一种复合膜，其特征在于，所述复合膜由权利要求1至权利要求8任一项所述的复合膜的制备方法制备而成。
10.一种如权利要求9所述的复合膜在水处理装置中的应用。
CN202310411202.4A 2023-04-18 2023-04-18 复合膜及其制备方法和应用 Active CN116116244B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310411202.4A CN116116244B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 复合膜及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310411202.4A CN116116244B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 复合膜及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116116244A CN116116244A (zh) 2023-05-16
CN116116244B true CN116116244B (zh) 2023-08-01

Family

ID=86308537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310411202.4A Active CN116116244B (zh) 2023-04-18 2023-04-18 复合膜及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116116244B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660256A (zh) * 2012-05-08 2012-09-12 北京化工大学 一种聚合物包裹双（8-羟基喹啉）锌配合物胶束与水滑石复合发光薄膜及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106582315A (zh) * 2016-11-29 2017-04-26 华中科技大学 一种聚酰胺复合膜及其制备方法
CN106943902A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 中国海洋大学 一种硅酸酯改性的聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法
CN107617346A (zh) * 2017-09-08 2018-01-23 宁波日新恒力科技有限公司 一种聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法
CN109985531A (zh) * 2019-04-08 2019-07-09 天津大学 一种利用硅酸乙酯作为油相共溶剂制备反渗透膜的方法
CN111330450A (zh) * 2020-03-25 2020-06-26 湖南沁森高科新材料有限公司 一种高通量高脱盐率的复合膜制备方法及所制备的复合膜
CN115121128A (zh) * 2021-03-24 2022-09-30 欧美新材料(浙江)有限公司 一种复合膜的制备方法及复合膜
CN113262643B (zh) * 2021-04-02 2022-05-03 蓝星（杭州）膜工业有限公司 一种高通量聚酰胺复合膜及其制备方法和应用
CN113244792B (zh) * 2021-06-22 2021-09-17 蓝星（杭州）膜工业有限公司 复合膜及其制备方法和应用
CN113181779B (zh) * 2021-07-01 2021-10-26 湖南沁森高科新材料有限公司 一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法
CN115770491A (zh) * 2022-12-13 2023-03-10 蓝星（杭州）膜工业有限公司 一种高通量复合膜及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102660256A (zh) * 2012-05-08 2012-09-12 北京化工大学 一种聚合物包裹双（8-羟基喹啉）锌配合物胶束与水滑石复合发光薄膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116116244A (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101733264B1 (ko) 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조 방법
CN113262644B (zh) 一种高通量荷正电纳滤膜及其制备方法
CN112755817B (zh) 一种具有高性能的复合纳滤膜、其制备方法及应用
CN103785307B (zh) 一种含凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法
CN116459684B (zh) 复合膜及其制备方法和应用
CN103785297A (zh) 一种含有机改性的凹凸棒土的复合纳滤膜及制备方法
CN110545903A (zh) 具有纳米尺寸气泡的膜渗透性增强的薄膜复合膜、其制备方法和用途
JP2018527437A (ja) ポリアミド界面重合用組成物およびそれを用いた逆浸透膜の製造方法
EP3162432A1 (en) Composite semipermeable membrane
CN108479395B (zh) 一种正渗透膜及其制备方法
KR101517653B1 (ko) 크산텐계 화합물을 포함하는 고투과 유량 역삼투 분리막 및 이를 제조하는 방법
Amira et al. Synthesis and preparation of asymmetric PVDF-co-PTFE/DES supported membrane for CO2/N2 separation
CN116116244B (zh) 复合膜及其制备方法和应用
El Khaldi et al. Fabrication of high-performance nanofiber-based FO membranes
CN110559867B (zh) 一种复合膜及其制备方法
JP2017213501A (ja) 複合半透膜および複合半透膜の製造方法
KR100322235B1 (ko) 고 투과성 역삼투압 분리막의 제조방법
JP2009262089A (ja) 複合半透膜の製造方法
KR102041657B1 (ko) 수처리 분리막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
Zhang et al. Preparation polyamide nanofiltration membrane by interfacial polymerization
KR102067861B1 (ko) 역삼투막 제조용 조성물, 이를 이용한 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈
KR101946983B1 (ko) 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
KR101778351B1 (ko) 수처리 분리막의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막
CN110314547A (zh) 渗透-汽化传质方法及其装置
WO2024117238A1 (ja) 複合半透膜、複合半透膜エレメントおよびろ過装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant