本發(fā)明屬于反滲透膜，具體涉及一種聚酯基反滲透膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、反滲透膜(ro膜)是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來；反滲透膜的膜孔徑非常小，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等，具有水質(zhì)好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點，常用來進(jìn)行制備水處理組件。

2、目前，常規(guī)的ro膜由無紡布、聚砜支撐層和超薄分離層組成。例如cn113634141a公開了一種聚酰胺復(fù)合反滲透膜的制備方法、反滲透膜及其應(yīng)用，上述反滲透膜的制備方法包括以下步驟：a、將聚砜溶于n,n-二甲基甲酰胺中得到鑄膜液，將鑄膜液均勻刮涂在聚酯無紡布上，在水中固化成型，得到聚砜支撐層；b、將間苯二胺、葉綠酸鹽溶于去離子水中配制成水相溶液；將均苯三甲酰氯溶于烷烴溶劑中配制成有機(jī)相溶液；c、將聚砜支撐層與水相溶液接觸后去除多余水相，然后與有機(jī)相溶液接觸，經(jīng)界面聚合形成聚酰胺復(fù)合反滲透膜；該發(fā)明方法制備得到的反滲透膜具有較高的滲透通量及抗微生物污染性能。

3、但是，包括上述發(fā)明在內(nèi)的常規(guī)ro膜所用的無紡布大多為pet材質(zhì)，銻在pet合成過程中常常被用作催化劑使用，導(dǎo)致pet無紡布中仍會存在殘留的銻，進(jìn)而導(dǎo)致ro膜在使用過程中會溶出銻，而銻元素有毒性，進(jìn)入人體累計到一定量后，會引起身體乏力、頭疼、睡眠障礙等問題，情況嚴(yán)重時會破壞的神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致血液病和發(fā)育遲緩、智力低下等現(xiàn)象；此外，常規(guī)ro膜所用的聚砜支撐層由雙酚a和4,4-二氯二苯砜通過成鹽和縮聚進(jìn)行合成，所用的雙酚a則會引起內(nèi)分泌失調(diào)、干擾生殖系統(tǒng)和誘發(fā)兒童性早熟等。

4、因此，針對現(xiàn)有常規(guī)ro膜不能從根源上杜絕銻和雙酚a溶出問題，本發(fā)明急需開發(fā)一種不含銻和雙酚a，且分離性能優(yōu)異的聚酯基反滲透膜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種聚酯基反滲透膜及其制備方法和應(yīng)用，所述聚酯基反滲透膜采用聚酯無紡布和聚酯支撐層進(jìn)行搭配，且限定二者的制備原料中的催化劑均為非銻類催化劑，進(jìn)而從根源上杜絕了銻和雙酚a溶出的問題，十分安全且環(huán)保，同時還具有較高的脫鹽率，分離性能十分優(yōu)異。

2、為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種聚酯基反滲透膜，所述聚酯基反滲透膜包括依次設(shè)置的聚酯無紡布、聚酯支撐層和聚酰胺功能層；

4、且所述聚酯無紡布和聚酯支撐層的制備原料中的催化劑均為非銻類催化劑。

5、本發(fā)明提供的聚酯基反滲透膜包括依次設(shè)置的聚酯無紡布、聚酯支撐層和聚酰胺功能層，且所述聚酯無紡布和聚酯支撐層的制備原料中的催化劑均為非銻類催化劑；首先，通過選用聚酯無紡布和聚酯支撐層進(jìn)行搭配，不僅能保證所得反滲透膜具有較高的脫鹽率，分離性能十分優(yōu)異，還能有效避免常規(guī)反滲透膜使用聚砜支撐層會析出雙酚a的問題；其次，通過進(jìn)一步限定所述聚酯無紡布和聚酯支撐層的制備原料均不包括銻類催化劑，還進(jìn)而從根源上杜絕了銻溶出的問題，使所得聚酯基反滲透膜在使用時十分安全且環(huán)保。

6、優(yōu)選地，所述聚酯無紡布的厚度為60～120μm，例如60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm或120μm等。

7、優(yōu)選地，所述聚酯支撐層的厚度為25～60μm，例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm或60μm等。

8、優(yōu)選地，所述聚酰胺功能層的厚度為50～200nm，例如50nm、70nm、90nm、110nm、130nm、150nm、170nm、190nm或200nm等。

9、優(yōu)選地，所述聚酯無紡布通過將聚酯樹脂a加熱至熔融，再經(jīng)混煉、擠出、鑄片、拉伸和熱定型后得到。

10、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂a的數(shù)均分子量為20000～25000，例如20500、21000、21500、22000、22500、23000、23500、24000、24500或25000等。

11、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂a采用鈦類催化劑a催化得到，采用鈦類催化劑a作為催化劑，可以使制備得到的聚酯樹脂a中不含銻。

12、在本發(fā)明中，對所述聚酯樹脂a的來源不做特殊限制，只要滿足采用鈦類催化劑a催化得到即可，既可以直接購買市售產(chǎn)品，也可自制，如選擇自制，可參照后續(xù)聚酯樹脂b的制備方法進(jìn)行。

13、優(yōu)選地，所述熔融的溫度為260～270℃，例如260℃、262℃、264℃、266℃、268℃或270℃等。

14、優(yōu)選地，所述鑄片的溫度為10～35℃，例如10℃、12℃、14℃、16℃、18℃、20℃、22℃、24℃或25℃中的任意一種或至少兩種的組合。

15、優(yōu)選地，所述拉伸包括橫向拉伸和縱向拉伸。

16、優(yōu)選地，所述熱定型的溫度為230～250℃，例如230℃、232℃、234℃、236℃、238℃、240℃、242℃、244℃、246℃、248℃或250℃等。

17、優(yōu)選地，所述熱定型結(jié)束后還包括清洗和干燥的步驟。

18、優(yōu)選地，所述聚酯無紡布通過如下方法制備得到，所述方法包括：將聚酯樹脂a升溫至260～270℃進(jìn)行熔融，混煉后進(jìn)入擠出機(jī)進(jìn)行擠出，在10～35℃的冷鼓上鑄片，再分別經(jīng)縱向拉伸機(jī)拉伸和橫向拉伸機(jī)拉伸，然后在230～250℃下熱定型，再在45～80℃的熱水中浸泡清洗，最后在25～35℃的烘箱中烘干，得到所述聚酯無紡布。

19、優(yōu)選地，所述聚酯支撐層的制備原料包括聚酯樹脂b。

20、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂b的數(shù)均分子量為15000～25000，例如15000、17000、19000、21000、23000或25000等。

21、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂b的制備原料按照重量份包括如下組分：

22、

23、其中，所述乙二醇的用量可以為320重量份、325重量份、330重量份、335重量份或340重量份等。

24、所述鈦類催化劑b的用量可以為0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份或0.5重量份等。

25、所述穩(wěn)定劑的用量可以為0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份或1重量份等。

26、所述消光劑的用量可以為5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份或8重量份等。

27、所述無機(jī)納米材料的用量可以為15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份或40重量份等。

28、優(yōu)選地，所述穩(wěn)定劑包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯或磷酸三丁酯中的任意一種或至少兩種的組合。

29、優(yōu)選地，所述消光劑包括二氧化鈦。

30、優(yōu)選地，所述無機(jī)納米材料包括氧化鋅、疏水二氧化硅、親水二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、氧化銀、氧化鋯或氧化鈦中的任意一種或至少兩種的組合。

31、優(yōu)選地，所述聚酯樹脂b通過如下方法制備得到，所述方法包括：將對苯二甲酸、乙二醇、鈦類催化劑、消光劑和穩(wěn)定劑進(jìn)行酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，加入無機(jī)納米材料進(jìn)行混合，經(jīng)冷卻和造粒，得到所述聚酯樹脂b。

32、優(yōu)選地，所述酯化反應(yīng)的溫度為200～230℃，例如200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃或230℃等。

33、優(yōu)選地，所述酯化反應(yīng)的時間為2～3h，例如2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等。

34、優(yōu)選地，所述縮聚反應(yīng)的溫度為275～285℃，例如275℃、277℃、279℃、281℃、283℃或285℃等。

35、優(yōu)選地，所述縮聚反應(yīng)的時間為0.5～1.5h，例如0.5h、0.7h、0.9h、1.1h、1.3h或1.5h等。

36、優(yōu)選地，所述混合的時間為20～40min，例如20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min或40min等。

37、優(yōu)選地，所述鈦類催化劑a和鈦類催化劑b各自獨立地包括c-94催化劑-鈦/硅氧化物共聚物、四甲基酚合鈦(iv)、三(二辛基磷酸-o")異丙醇合鈦、二羥基雙(氫乳酸)合鈦(iv)、雙[2-[(2-氨乙基)氨基-κn]乙醇根合-κo][2-[(2-氨乙基)氨基]乙醇根合-κo](2-丙醇根合)鈦、氧代[5,10,15,20-四(4-吡啶基)卟吩]合鈦(iv)、乙氧基二(2,4-戊二酮合-o,o)(2-丙醇合)鈦、四(2,4-戊二酮)合鈦(iv)、氟鈦酸鉀、檸檬酸螯合鈦、二(2-羥基丙酸)二氫氧化二銨合鈦、四(2-乙基-1,3-己二醇)合鈦、四氯雙(四氫呋喃)合鈦、(oc-6-11)六氟合鈦酸(2-)鉀、二羥基雙(氫乳酸)合鈦(iv)、酞酸酯類化合物或磷酞螯合物中的任意一種或至少兩種的組合。

38、優(yōu)選地，所述聚酰胺功能層的制備原料包括油相單體和水相單體。

39、優(yōu)選地，所述油相單體包括間苯二甲酰氯和/或均苯三甲酰氯。

40、優(yōu)選地，所述水相單體包括間苯二胺和/或均苯二胺。

41、第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述聚酯基反滲透膜的制備方法，所述制備方法包括：在聚酯無紡布的一側(cè)表面依次形成聚酯支撐層和聚酰胺功能層，得到所述聚酯基反滲透膜。

42、優(yōu)選地，所述制備方法具體包括如下步驟：

43、(1)通過溶劑相轉(zhuǎn)換法在聚酯無紡布的一側(cè)表面形成聚酯支撐層；

44、(2)通過界面聚合法在聚酯支撐層的另一側(cè)表面形成聚酰胺功能層，得到所述聚酯基反滲透膜。

45、優(yōu)選地，步驟(1)所述形成聚酯支撐層的方法具體包括如下步驟：

46、(1a)提供形成所述聚酯支撐層的鑄膜液；

47、(1b)將鑄膜液涂覆在聚酯無紡布的一側(cè)表面，固化，形成所述聚酯支撐層。

48、優(yōu)選地，步驟(1a)所述鑄膜液通過將聚酯樹脂b和溶劑混合得到。

49、優(yōu)選地，步驟(1a)所述鑄膜液的固含量為12～20％，例如12％、14％、16％、18％或20％等。

50、優(yōu)選地，所述溶劑包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、n甲基吡咯烷酮或四氫呋喃中的任意一種或至少兩種的組合。

51、優(yōu)選地，步驟(1b)所述固化為浸入劣溶劑中進(jìn)行相分離固化。

52、優(yōu)選地，所述劣溶劑包括水、乙醇或異丙醇中的任意一種或至少兩種的組合。

53、優(yōu)選地，步驟(2)所述形成聚酰胺功能層的方法具體包括如下步驟：

54、(2a)將水相單體和水進(jìn)行混合，得到水相溶液；將油相單體和有機(jī)溶劑進(jìn)行混合，得到油相溶液；

55、(2b)將聚酯無紡布中聚酯支撐層一側(cè)表面與水相溶液進(jìn)行接觸，再與油相溶液進(jìn)行接觸，經(jīng)界面聚合，得到所述聚酯基反滲透膜。

56、優(yōu)選地，步驟(2a)所述水相溶液中水相單體的質(zhì)量百分含量為0.8～3％，例如0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％或3％等。

57、優(yōu)選地，步驟(2a)所述有機(jī)溶劑包括正己烷、正癸烷、乙基環(huán)己烷或異構(gòu)烷烴類溶劑中的任意一種或至少兩種的組合。

58、優(yōu)選地，步驟(2a)中油相溶液中油相單體的質(zhì)量百分含量為0.06～0.3％，例如0.06％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％或0.3％等。

59、優(yōu)選地，步驟(2b)中界面聚合的溫度為25～45℃，例如25℃、30℃、35℃、40℃或45℃等。

60、優(yōu)選地，步驟(2b)中界面聚合的時間為10～60s，例如10s、20s、30s、40s、50s或60s等。

61、第三方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的聚酯基反滲透膜在水處理中的應(yīng)用。

62、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

63、本發(fā)明提供的聚酯基反滲透膜包括依次設(shè)置的聚酯無紡布、聚酯支撐層和聚酰胺功能層，且所述聚酯無紡布和聚酯支撐層的制備原料中的催化劑均為非銻類催化劑；通過選用聚酯無紡布和聚酯支撐層進(jìn)行搭配，并限定二者的制備原料中的催化劑均為非銻類催化劑，不僅能保證所得聚酯基反滲透膜具有較高的脫鹽率，分離性能十分優(yōu)異，還能有效避免常規(guī)反滲透膜在使用過程中容易析出雙酚a和金屬銻的問題，使所得聚酯基反滲透膜從根源上杜絕了銻和雙酚a的溶出，使用時十分安全且環(huán)保。