CN116870714A - 一种耐污染反渗透膜及其制备方法 - Google Patents

一种耐污染反渗透膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116870714A
CN116870714A CN202310958583.8A CN202310958583A CN116870714A CN 116870714 A CN116870714 A CN 116870714A CN 202310958583 A CN202310958583 A CN 202310958583A CN 116870714 A CN116870714 A CN 116870714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reverse osmosis
osmosis membrane
membrane
pollution
solution
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.)
Pending
Application number
CN202310958583.8A
Other languages
English (en)
Inventor
于健
吴晓
邢春泉
姜晓君
李志君
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.)
Qingdao Zhongrun Equipment Instrument Co ltd
Original Assignee
Qingdao Zhongrun Equipment Instrument 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 Qingdao Zhongrun Equipment Instrument Co ltd filed Critical Qingdao Zhongrun Equipment Instrument Co ltd
Priority to CN202310958583.8A priority Critical patent/CN116870714A/zh
Publication of CN116870714A publication Critical patent/CN116870714A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10Supported membranes; Membrane supports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2325/00Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36Hydrophilic membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (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

本申请涉及水处理领域,具体公开了一种耐污染反渗透膜及其制备方法。耐污染反渗透膜包括多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜上的分离层,所述分离层包括以下重量份的原料:0.02‑0.025份均苯三甲酰氯、1‑3份间苯二胺、0.02‑0.05份分子筛纳米晶体、0.04‑0.08份碳纳米管、0.01‑0.03份聚乙二醇。本申请的反渗透膜具有膜通量大,脱盐率高,亲水性好,抗污染能力强的优点。

Description

一种耐污染反渗透膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及水处理技术领域,更具体地说,它涉及一种耐污染反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透技术是一种利用渗透压原理实现水与不同溶质的分离并且得到净化水的高端水处理技术,其核心材料为反渗透膜,其是一种特殊的无孔或小孔径的半透膜材料,在外部压力下可透水,而不透过水溶液中的溶质,由此实现水和溶质的分离。
目前应用最广泛的反渗透膜是在多孔支撑体膜上通过聚合制备形成一层致密分离层,其中多孔支撑体膜一般为聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈等材料,分离层通常是通过间苯二胺和均苯三甲酰氯之间通过界面聚合反应制备的芳香聚酰胺。反渗透膜具有渗透通量大、选择分离性好等优点,被广泛应用于石油化工、医药、食品、城市污水处理等领域。
芳香聚酰胺膜表面含有大量的羧基,表面呈电负性,使得芳香聚酰胺膜的耐污染性较差,极易在运行过程中被污染,水中的微生物剂胶体粒子等会吸附沉积在膜表面,污染物通过静电、亲疏水、范德华、氢键和(或)其他污染物相互作用而吸附在膜表面,形成较厚的污染物沉积层,从而造成膜污染,直接使反渗透膜的渗透通量显著降低,膜的清洗和更换频率升高,限制了反渗透膜更广泛的应用。
发明内容
为了提高反渗透膜的耐污染性,本申请提供一种耐污染反渗透膜及其制备方法。
第一方面,本申请提供一种耐污染反渗透膜,采用如下的技术方案:
一种耐污染反渗透膜,包括多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜上的分离层,所述分离层包括以下重量份的原料:0.02-0.025份均苯三甲酰氯、1-3份间苯二胺、0.02-0.05份分子筛纳米晶体、0.04-0.08份碳纳米管、0.01-0.03份聚乙二醇。
通过采用上述技术方案,以多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜外表面的分离层,制成耐污染反渗透膜,且分离层含有均苯三甲酰氯和间苯二胺,二者能在多孔支撑体膜上合成芳香聚酰胺,而且在二者的界面聚合中引入聚乙二醇进行交联共聚,聚乙二醇是电中性的亲水性长链聚合物,具有柔韧性灵活的分子链,能改善分离层的亲水性,通过与水分子的相容性和体积排斥效应,可以阻止疏水性物质在膜表面的沉积吸附,此外,聚乙二醇是一种毒性极低且不可生物降解的聚合物,因此用于水净化是较为理想的材料选择;分子筛纳米晶体的引入,使得分离层中形成纳米水通道,改善了反渗透膜的膜通量;碳纳米管本身具有水分子通道,碳纳米管在分离层表面形成很多水通道,这些水通道是由单个碳纳米管本身的管状结构,或多根碳纳米管间的管间孔隙,从而使得膜的水通量增大,而且碳纳米管的加入,能改善分离层的亲水性,使抗污染能力增大,通过分子筛纳米晶体、碳纳米管和聚乙二醇调控膜孔道结构和表面性质,从而改善反渗透膜的亲水性,提高反渗透膜的耐污染能力。
可选的,所述碳纳米管经过以下预处理:
将多壁碳纳米管经酸化处理,制得酸化多壁碳纳米管;
将所述酸化多壁碳纳米管与聚乙烯亚胺、去离子水混合,超声分散1-2h,离心,去离子水洗涤3-5次,在70-100℃下干燥。
通过采用上述技术方案,碳纳米管由于长径比大,比表面能高,同时有巨大的分子链,极易团聚,会影响它在制备分离层时的分散性,因此先将碳纳米管进行酸化,其端口和外壁上形成大量的羧基、羟基等官能团,使碳纳米管表面带有负电荷,与带有正电荷的聚乙烯亚胺通过静电吸附结合在一起,从而达到改善碳纳米管分散性和稳定性的效果,另外聚乙烯亚胺中具有极性基团,有利于溶液中水的输送,从而进一步增强碳纳米管的亲水性,改善反渗透膜的水通量和抗污染性,碳纳米管的亲水基团增加,碳纳米管的长度被截短、端冒被打开,分散性得到改善,使得碳纳米管更均匀的结合在分离层中,从而表现出良好的渗透性。
可选的,所述聚乙烯亚胺和酸化多壁碳纳米管的质量比为3-4:1。
通过采用上述技术方案,以上用量比的聚乙烯亚胺能有效对酸化多壁碳纳米管的亲水性进行改善,提高反渗透膜的水用量和抗污染性。
可选的,所述分子筛纳米晶体为NaA分子筛或Silicalite-1分子筛。
通过采用上述技术方案,Silicalite-1分子筛的化学稳定性强,且有适宜孔道,能在分离层中形成纳米水通道,改善反渗透膜的膜通量。
可选的,所述聚乙二醇选自聚乙二醇600、聚乙二醇800和聚乙二醇1000中的一种。
通过采用上述技术方案,由于聚乙二醇是亲水性长链大分子,交联共聚后,分子量越大,链长越长,位阻效应越强,传质阻力越大,渗透通量会下降。
可选的,所述分子筛纳米晶体经过偶联剂预处理。
通过采用上述技术方案,分子筛纳米晶体的粒径小,比表面能大,极易团聚,难以在分离层中分散均匀,影响纳米水通道的形成,因此利用偶联剂先对分子筛纳米晶体进行处理,以改善分子筛纳米晶体在分离层中的相容性和分散性。
第二方面,本申请提供一种耐污染反渗透膜的制备方法,采用如下的技术方案:
一种耐污染反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:
将多孔支撑体膜置于氢氧化钠溶液中,浸渍1.5-2h,洗涤,烘干,制得预处理基底膜;
将间苯二胺用去离子水溶解,制成浓度为1.5-2%的MPD溶液,加入聚乙二醇、碳纳米管和分子筛纳米晶体,混匀,制得水相溶液;
将均苯三甲酰氯用正已烷溶解,制得浓度为0.06-0.1%的油相溶液;
将所述预处理基底膜放入水相溶液中,浸渍30-40s,取出,阴干后放入油相溶液中,浸渍30-40s,取出,阴干,在70-80℃下热处理5-10min,制得耐污染反渗透膜。
通过采用上述技术方案,将多孔支撑体膜经氢氧化钠溶液浸渍,进行亲水处理,然后依次浸渍水相溶液和油相溶液,最后经热处理,在多孔支撑体膜上形成分离层,从而制成亲水性得到改善,抗污染性提高的反渗透膜;因有机相溶剂正己烷沸点为69℃,因此热处理温度高于该沸点,能使正己烷完全挥发。
可选的,还包括以下步骤:将热处理后得到的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有多巴胺、鞣酸和Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍1-2h,取出后用去离子水洗涤,制得中间体膜;
将0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.1-0.2wt%的壳聚糖溶液,将中间体膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍20-25min,取出、洗涤、干燥。
通过采用上述技术方案,多巴胺是一种粘附力强,反应条件温和且简单的物质,多巴胺能在碱性条件下自聚合并黏附在各种物质的表面,多巴胺亲水性有限,因此引入鞣酸,鞣酸是多酚物质,在碱性条件下,多巴胺中的邻苯二酚和多巴胺中的氨基可以通过迈克尔加成或席夫碱反应共价结合,鞣酸中丰富的酚羟基和衍生的醌基也可以通过相同的机理与多巴胺中的氨基物质共价结合,鞣酸在分离层中用作表面改性物质,它具有很强的抗污染活性,使用鞣酸与多巴胺共同沉积,能防止聚多巴胺易于聚集,多巴胺和鞣酸可以牢固的黏附在分离层上;鞣酸中含有丰富的羟基,O-羧甲基壳聚糖中也含有羟基,从而在多巴胺和鞣酸沉积层上接枝壳聚糖,壳聚糖具有亲水基团,从而进一步改善分离层表面的亲水性,提高水分渗透量和抗污染性。
可选的,所述多巴胺和鞣酸的质量比为1:2-3。
通过采用上述技术方案,以上用量比的多巴胺和鞣酸能在分离层上牢固的黏附,并提供丰富的羟基,便于O-羧甲基壳聚糖的接枝。
可选的,所述壳聚糖溶液中还添加有聚乙烯醇和戊二醛,O-羧甲基壳聚糖、戊二醛与聚乙烯醇的质量比为1:0.1-0.2:0.5-1,将中间体膜放入壳聚糖溶液以后,滴加盐酸使壳聚糖溶液pH值为6,浸渍20-25min后,取出、洗涤、干燥。
通过采用上述技术方案,反渗透膜表面的分离层表面经多巴胺和鞣酸黏附后,利用O-羧甲基壳聚糖、聚乙烯醇在黏附层上形成亲水凝胶层,进一步改善亲水性,因聚乙烯醇中羟基与戊二醛分子中的醛基发生缩醛反应,生成半缩醛或缩醛,同时O-羧甲基壳聚糖分子中的氨基会与醛基发生席夫碱反应,因此通过戊二醛的桥梁作用,对聚乙烯醇和O-羧甲基壳聚糖进行交联,形成三维网状结构,改善多巴胺和鞣酸沉积层的亲水性,从而提高反渗透膜的抗污染能力。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、由于本申请采用在分离层中添加分子筛纳米晶体、聚乙二醇和碳纳米管,碳纳米管和分子筛纳米晶体能在分离层中形成水通道,提高了反渗透膜的亲水性和抗污染性,在均苯三甲酰氯和间苯二胺聚合过程中引入聚乙二醇,其作为亲水长链聚合物,能阻止疏水物质在反渗透膜表面的沉积吸附,提高反渗透膜的抗污染性。
2、本申请中优选采用聚乙烯亚胺对酸化后的多壁碳纳米管进行处理,聚乙烯亚胺的大分子链中富含氨基和亚氨基,在多壁碳纳米管上进行氨基化,从而改善碳纳米管在分离层中的分散性,增加传输水的通道并且增加分离层的亲水性,改善膜通量和耐污染性。
3、本申请中优选采用多巴胺、鞣酸、O-羧甲基壳聚糖、聚乙烯醇等对耐污染反渗透膜进行后处理,在分离层上黏附多巴胺和鞣酸,然后壳聚糖和聚乙烯醇再形成亲水网络结构,从而进一步提升了反渗透膜的亲水性,改善了反渗透膜的抗污染性。
具体实施方式
实施例
实施例1:一种耐污染反渗透膜,包括多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜上的分离层,多孔支撑体膜为聚丙烯腈超滤膜,分离层包括以下重量的原料:0.025kg均苯三甲酰氯、3kg间苯二胺、0.05kg分子筛纳米晶体、0.08kg碳纳米管、0.03kg聚乙二醇,聚乙二醇为聚乙二醇600,分子筛纳米晶体为Silicalite-1分子筛,分子筛纳米晶体经硅烷偶联剂KH-550预处理,碳纳米管经过以下预处理:将多壁碳纳米管经酸化处理,制得酸化多壁碳纳米管;将酸化多壁碳纳米管、聚乙烯亚胺和去离子水混合,超声分散2h,离心,去离子水洗涤3次,在100℃下干燥1h,酸化多壁碳纳米管、聚乙烯亚胺和去离子水的质量比为1:4:1。
酸化多壁碳纳米管的制备方法为:将500mg多壁碳纳米管置于150ml由体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合制成的溶液中,超声振荡2h,所得溶液用去离子水吸湿,微孔滤膜过滤,再用去离子水冲洗膜上固体至滤液pH至7,将黑色沉淀物80℃真空干燥,称取上述处理后的碳纳米管400mg,倒入80ml由体积比为4:1的浓硫酸与双氧水制成的混合溶液中,超声振荡1h,加入10ml浓盐酸,静置0.5h,用去离子水稀释、功率、洗涤至中性,在80℃下真空干燥。
上述耐污染反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、将聚丙烯腈超滤膜裁剪成固定大小,置于45℃的1.5M氢氧化钠溶液中,浸渍1.5h,用去离子水洗涤,50℃烘干,制得预处理基底膜;
S2、将间苯二胺用去离子水溶解,制成浓度为2%的MPD溶液,加入聚乙二醇、碳纳米管和分子筛纳米晶体,混匀,制得水相溶液;
S3、将均苯三甲酰氯用正已烷溶解,制得浓度为0.1%的油相溶液;
S4、将所述预处理基底膜放入水相溶液中,浸渍40s,取出,阴干后放入油相溶液中,浸渍40s,取出,阴干,在80℃下热处理5min,制得耐污染反渗透膜。
实施例2:一种耐污染反渗透膜,包括多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜上的分离层,多孔支撑体膜为聚丙烯腈超滤膜,分离层包括以下重量的原料:0.02kg均苯三甲酰氯、1kg间苯二胺、0.02kg分子筛纳米晶体、0.04kg碳纳米管、0.01kg聚乙二醇,聚乙二醇为聚乙二醇800,分子筛纳米晶体为NaA分子筛,分子筛纳米晶体经硅烷偶联剂KH-550预处理,碳纳米管经过以下预处理:将多壁碳纳米管经酸化处理,制得酸化多壁碳纳米管,将酸化多壁碳纳米管、聚乙烯亚胺和去离子水混合,超声分散2h,离心,去离子水洗涤3次,在100℃下干燥1h,酸化多壁碳纳米管、聚乙烯亚胺和去离子水的质量比为1:4:1。
碳纳米管为酸化多壁碳纳米管,酸化多壁碳纳米管的制备方法为:将500mg多壁碳纳米管置于150ml由体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合制成的溶液中,超声振荡2h,所得溶液用去离子水吸湿,微孔滤膜过滤,再用去离子水冲洗膜上固体至滤液pH至7,将黑色沉淀物80℃真空干燥,称取上述处理后的碳纳米管400mg,倒入80ml由体积比为4:1的浓硫酸与双氧水制成的混合溶液中,超声振荡1h,加入10ml浓盐酸,静置0.5h,用去离子水稀释、功率、洗涤至中性,在80℃下真空干燥。
上述耐污染反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:
S1、将聚丙烯腈超滤膜裁剪成固定大小,置于45℃的1.5M氢氧化钠溶液中,浸渍2h,用去离子水洗涤,50℃烘干,制得预处理基底膜;
S2、将间苯二胺用去离子水溶解,制成浓度为1.5%的MPD溶液,加入聚乙二醇、碳纳米管和分子筛纳米晶体,混匀,制得水相溶液;
S3、将均苯三甲酰氯用正已烷溶解,制得浓度为0.06%的油相溶液;
S4、将所述预处理基底膜放入水相溶液中,浸渍30s,取出,阴干后放入油相溶液中,浸渍30s,取出,阴干,在70℃下热处理10min,制得耐污染反渗透膜。
实施例3:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,碳纳米管仅经酸化处理。
实施例4:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,步骤S4中,将热处理后的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有0.06g多巴胺、0.12g鞣酸和30毫升Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍2h,取出后用去离子水洗涤,制得中间体膜,Tris缓冲液的pH值为8.5,浓度为50mM;
将0.2g 0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.2wt%的壳聚糖溶液,将中间体膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍25min,取出,用去离子水洗涤,在40℃真空干燥1h。
实施例5:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,步骤S4中,将热处理后的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有0.06g多巴胺、0.18g鞣酸和30毫升Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍2h,取出后用去离子水洗涤,Tris缓冲液的pH值为8.5,浓度为50mM。
实施例6:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,步骤S4中,将热处理后的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将0.2g 0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.2wt%的壳聚糖溶液,将耐污染反渗透膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍25min,取出,用去离子水洗涤,在40℃真空干燥1h。
实施例7:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,步骤S4中,将热处理后的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有0.06g多巴胺、0.12g鞣酸和30毫升Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍2h,取出后用去离子水洗涤,制得中间体膜,Tris缓冲液的pH值为8.5,浓度为50mM;
将0.2g 0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.2wt%的壳聚糖溶液,加入0.2g聚乙烯醇和0.04g戊二醛,将中间体膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍25min,取出,用去离子水洗涤,在40℃真空干燥1h,O-羧甲基壳聚糖、戊二醛和聚乙烯醇的质量比为1:0.2:1。
实施例8:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,步骤S4中,将热处理后的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有0.06g多巴胺、0.12g鞣酸和30毫升Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍1h,取出后用去离子水洗涤,制得中间体膜,Tris缓冲液的pH值为8.5,浓度为50mM;
将0.2g 0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.1wt%的壳聚糖溶液,加入0.1g聚乙烯醇和0.02g戊二醛,将中间体膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍25min,取出,用去离子水洗涤,在40℃真空干燥1h,O-羧甲基壳聚糖、戊二醛和聚乙烯醇的质量比为1:0.1:0.5。
对比例
对比例1:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,未添加分子筛纳米晶体。
对比例2:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,未添加碳纳米管。
对比例3:一种耐污染反渗透膜,与实施例1的区别在于,未添加聚乙二醇。
对比例4:一种反渗透膜的制备方法,包括以下步骤:将25%磺化度的磺化聚砜100g和400g聚砜配制成23%的DMF溶液,添加4%的PEG1000;在玻璃板上用手术刀刮出均匀的基膜,然后浸入蒸馏水中待用;
将基膜粘附于不锈钢板上,将不锈钢板竖直插入浸没在2%的多巴胺盐酸盐涂层改性溶液中,持续时间5小时;
将不锈钢板自涂层改性溶液取出后,竖直插入浸没在含有4%的间苯二胺水溶液中,持续5分钟,吹干表面;
将不锈钢板置于0.04%的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中30秒,取出自然干燥。
性能检测试验
按照实施例和对比例中方法制备反渗透膜,并参照以下方法对反渗透膜的渗透通量、耐污染性等进行检测,将检测结果记录于表1中。
1、水渗透通量和截留率:配置浓度为2g/l的氯化钠溶液,在压力为1.55MPa,流速为3L/min的条件下,预压1h后,后测试1h,记录滤除也的电导率和体积,并分别根据式(1)和式(2)进行水渗透通量和截留率的计算。
式(1):J/Vp=At,式中,J表示通量,L·m-2·h-1;Vp表示通过的体积,L;A表示膜的有效面积,m2
式(2):R=(1-Cp/Cf)×100%,式中,R为盐离子表观截留率,%;Cp表示渗透液中盐离子浓度,mg/L;Cf表示原料液中盐离子浓度,mg/L。
2、抗污染性:利用电中性的牛血清蛋白、电负性的十二烷基硫酸钠和电正性的十二烷基三甲基溴化铵进行评价,侧测试开始前,先以500mg/L的氯化钠水溶液进料,待稳定后,向料液中加入污染物,使得污染物的浓度为50-200mg/L,污染测试完成后卸压,用去离子水做进料液对污染膜进行清洗,随后再以500mg/L的氯化钠水溶液作为进料在测定反渗透膜的渗透通量(Jo),试验过程中每小时取一次样,以通量恢复率表示抗污染性能,F=Jr/Jo×100%,其中F为通量恢复率,%;Jr为污染测试时的水通量,L·m-2·h-1,通量恢复率越大,抗污染性越好。
3、接触角:接触角是表征反渗透膜表面润湿性的重要方法之一,采用视频光学接触角测量仪(OCA15EC)来测试反渗透膜的接触角。制样时,带测膜片应预先在60℃的烘箱中干燥12h,用双面胶将待测膜片粘在载玻片上。测量是保持液滴体积5μL,待液滴与膜面接触10s后,记录液滴的稳定形貌和接触角数据,每张膜片至少测量10个不同的位置,取平均值。
表1
结合实施例1-2和表1内数据可以看出,实施例1和实施例2中添加了分子筛纳米晶体、聚乙二醇和经预处理的碳纳米管,制成的反渗透膜的亲水性好,水渗透通量和盐离子截留率大,而且抗污染性强。
实施例3与实施例1相比,未使用聚乙烯亚胺对酸化多壁碳纳米管进行处理,表1内显示,实施例3制备的反渗透膜的水渗透通量降低,接触角增大,亲水性减弱,对电中性、电负性和电正性污染物的抗粘附能力下降。
实施例4中使用多巴胺、鞣酸、O-羧甲基壳聚糖等对经过热处理的耐污染反渗透膜进行后处理,与实施例1相比,实施例4制备的反渗透膜的亲水性增强,抗污染能力得到进一步改善,而且水渗透通量增大。
实施例5中仅使用多巴胺和鞣酸对经过热处理后的耐热污染反渗透膜进行后处理,实施例6中仅适用O-羧甲基壳聚糖对经过热处理后的耐污染反渗透膜进行后处理,与实施例4相比,实施例5和实施例6制成的反渗透膜的亲水性变差,水渗透通量减小。
与实施例4相比,实施例7和实施例8对热处理后的耐污染反渗透膜进行后处理时,还使用了聚乙烯醇,表1内显示,实施例7和实施例8制成的反渗透膜的亲水性增强,耐污染能力增大,渗透通量提升。
对比例1中未添加分子筛纳米晶体,与实施例1相比,对比例1制备的反渗透膜表面亲水性变化不大,但水渗透通量降低,耐污染性无较大变化。
对比例2中未添加碳纳米管,与实施例1相比,其亲水性下降,抗污染性减弱,同时水渗透通量减小,说明添加碳纳米管,增加了亲水性,抗污染性提高,同时也增大了分离层的粗糙度,粗糙度增大则改善了膜的有效面积,增大其渗透通量。
对比例3与实施例1相比,其中未添加聚乙二醇,反渗透膜的亲水性降低,对牛血清蛋白等污染物的抗沉积效果减弱,耐污染能力下降。
对比例4为现有技术制备的一种反渗透膜,其水渗透通量和亲水性不及本申请。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种耐污染反渗透膜,其特征在于,包括多孔支撑体膜和包覆在多孔支撑体膜上的分离层,所述分离层包括以下重量份的原料:0.02-0.025份均苯三甲酰氯、1-3份间苯二胺、0.02-0.05份分子筛纳米晶体、0.04-0.08份碳纳米管、0.01-0.03份聚乙二醇。
2.根据权利要求1所述的耐污染反渗透膜,其特征在于,所述碳纳米管经过以下预处理:
将多壁碳纳米管经酸化处理,制得酸化多壁碳纳米管;
将所述酸化多壁碳纳米管与聚乙烯亚胺、去离子水混合,超声分散1-2h,离心,去离子水洗涤3-5次,在70-100℃下干燥。
3.根据权利要求2所述的耐污染反渗透膜,其特征在于,所述聚乙烯亚胺和酸化多壁碳纳米管的质量比为3-4:1。
4.根据权利要求1所述的耐污染反渗透膜,其特征在于,所述分子筛纳米晶体为NaA分子筛或Silicalite-1分子筛。
5.根据权利要求1所述的耐污染反渗透膜,其特征在于,所述聚乙二醇选自聚乙二醇600、聚乙二醇800和聚乙二醇1000中的一种。
6.根据权利要求1所述的耐污染反渗透膜,其特征在于,所述分子筛纳米晶体经过偶联剂预处理。
7.权利要求1-6任一项所述的耐污染反渗透膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将多孔支撑体膜置于氢氧化钠溶液中,浸渍1.5-2h,洗涤,烘干,制得预处理基底膜;
将间苯二胺用去离子水溶解,制成浓度为1.5-2%的MPD溶液,加入聚乙二醇、碳纳米管和分子筛纳米晶体,混匀,制得水相溶液;
将均苯三甲酰氯用正已烷溶解,制得浓度为0.06-0.1%的油相溶液;
将所述预处理基底膜放入水相溶液中,浸渍30-40s,取出,阴干后放入油相溶液中,浸渍30-40s,取出,阴干,在70-80℃下热处理5-10min,制得耐污染反渗透膜。
8.根据权利要求7所述的耐污染反渗透膜的制备方法,其特征在于,还包括以下步骤:将热处理后得到的耐污染反渗透膜进行以下处理:
将耐污染反渗透膜放置在含有多巴胺、鞣酸和Tris缓冲液的混合液中,室温浸渍1-2h,取出后用去离子水洗涤,制得中间体膜;
将0-羧甲基壳聚糖用去离子水溶解,制得O-羧甲基壳聚糖浓度为0.1-0.2wt%的壳聚糖溶液,将中间体膜放置在壳聚糖溶液中,浸渍20-25min,取出、洗涤、干燥。
9.根据权利要求8所述的耐污染反渗透膜的制备方法,其特征在于,所述多巴胺和鞣酸的质量比为1:2-3。
10.根据权利要求8所述的耐污染反渗透膜的制备方法,其特征在于,所述壳聚糖溶液中还添加有聚乙烯醇和戊二醛,O-羧甲基壳聚糖、戊二醛与聚乙烯醇的质量比为1:0.1-0.2:0.5-1,将中间体膜放入壳聚糖溶液以后,滴加盐酸使壳聚糖溶液pH值为6,浸渍20-25min后,取出、洗涤、干燥。
CN202310958583.8A 2023-08-01 2023-08-01 一种耐污染反渗透膜及其制备方法 Pending CN116870714A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310958583.8A CN116870714A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种耐污染反渗透膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310958583.8A CN116870714A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种耐污染反渗透膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116870714A true CN116870714A (zh) 2023-10-13

Family

ID=88268011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310958583.8A Pending CN116870714A (zh) 2023-08-01 2023-08-01 一种耐污染反渗透膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116870714A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109173746B (zh) 一种高效过滤水中微污染物的复合膜制备方法
JP5463355B2 (ja) 改善された汚染耐性を有する浄水膜
US11148099B2 (en) Graphene-based membrane and method of producing the same
CN107875868B (zh) 一种酚胺交替组装的复合纳滤膜及其制备方法
CN112023727B (zh) 一种抗污染抑菌反渗透膜、制备方法及其应用
CN110141978B (zh) 一种超薄复合膜及其制备方法
CN109925896B (zh) 一种杂化复合膜、制备方法及其应用
CN107744727B (zh) 氯甲基化聚醚砜超滤膜的表面亲水改性方法
EP2661317A1 (en) Functionalization of nanofibrous microfiltration membranes for water purification
CN112221354B (zh) 基于迈克尔加成反应的抗菌抗污染微孔膜及其制备方法
CN105148750A (zh) 一种聚酰胺复合膜表面改性的方法
CN110743376A (zh) 一种新型PVDF-COF-MOFs三元基质混合膜及其制备方法
CN114016285B (zh) 一种用于海水淡化的功能纳米纤维膜的制备方法
Maiti et al. Free-standing graphene oxide membrane works in tandem with confined interfacial polymerization of polyamides towards excellent desalination and chlorine tolerance performance
CN113509849B (zh) 一种基于氨基化氧化石墨烯、聚多巴胺与胍基抗菌剂的复合改性膜及其制备方法和应用
CN116870714A (zh) 一种耐污染反渗透膜及其制备方法
CN112237851A (zh) 一种抗菌纳滤膜及其制备方法和应用
CN112604508B (zh) 一种制备高通量聚酰亚胺耐溶剂纳滤膜的方法
CN114618327A (zh) 一种掺杂羧基化多壁碳纳米管的吸附性超滤复合膜的制备方法及其应用
CN113926319A (zh) 一种复合膜及其制备方法和用途
CN113477100A (zh) 一种海水淡化纳滤膜及其制备方法
Prihandana et al. Effect of Polyvinylpyrrolidone on Polyvinylidene Fluoride/Hydroxyapatite-Blended Nanofiltration Membranes: Characterization and Filtration Properties
CN118105858B (zh) 一种反渗透膜抗污染防护层及其制备方法
CN115245753B (zh) 一种pH值响应的陶瓷基纳滤膜的制备方法
CN116099392A (zh) 咪唑类离子液体改性β-环糊精复合纳滤膜及其制备方法

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