本發(fā)明涉及反滲透膜，尤其涉及一種超高通量反滲透膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、水資源指的是自然界各種形態(tài)（如氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)）的天然水，地球上的水資源雖然豐富，但大部分是咸水，淡水資源相對(duì)有限，為了解決和緩解水資源短缺問題，目前解決方案總體思路可以概括為“開源節(jié)流”。具體而言，“開源”是指需要從源頭上增加可利用水資源的總量，例如，占世界水體總儲(chǔ)量?97.5%的是海水和苦咸水，積極開發(fā)利用海水和內(nèi)陸的苦咸水將從源頭上提升可利用水資源的儲(chǔ)量。“節(jié)流”是指需要從水資源的取用環(huán)節(jié)考慮，提高水資源的利用效率，積極尋求通過工程技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)和生活廢水進(jìn)行深度處理使其達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水資源的高效重復(fù)利用，達(dá)到削減水資源消耗量的目標(biāo)。反滲透技術(shù)作為一種先進(jìn)的廢水處理和海水脫鹽技術(shù)，因其對(duì)小分子污染物和鹽離子的高效去除得到了持續(xù)而廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是解決當(dāng)前水資源短缺的有效途徑。

2、純水通量、鹽截留率是反滲透膜材料的關(guān)鍵指標(biāo)。然而，反滲透膜水通量的提升通常伴隨著膜材料脫鹽性能的下降，這一現(xiàn)象被稱為膜材料的滲透性能與分離性能之間的trade-off?效應(yīng)。如何克服膜材料的?trade-off?效應(yīng)，是當(dāng)前反滲透膜材料研發(fā)過程中面臨的重要課題。

3、提高聚砜中間層孔隙率可以增加水通道，有效提高反滲透膜的水通量。最常用于提高中間層孔隙率的工藝是降低鑄膜液中聚砜的含量，然而聚砜含量的降低伴隨著中間層力學(xué)強(qiáng)度的損失，在高壓條件下反而會(huì)導(dǎo)致水通量降低。天津大學(xué)王志課題組曾將單寧酸引入到鑄膜液中并在成膜后將其洗滌出來，原來單寧酸所占據(jù)的空間變成孔結(jié)構(gòu)，然而單寧酸由于具有強(qiáng)的親水性，在相轉(zhuǎn)變成膜過程勢(shì)必會(huì)影響鑄膜液溶劑與凝固浴溶劑之間的交換速度，導(dǎo)致過程不易控制。因此如何通過一種經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定制備過程，獲得高通量與高截留的復(fù)合反滲透膜是本領(lǐng)域人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)以上問題，提供了一種制備過程經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定，有效提高復(fù)合膜的中間層的多孔結(jié)構(gòu)同時(shí)不會(huì)影響界面聚合過程，保證分離層的完整性，從而獲得兼具高通量與高截留的一種超高通量反滲透膜的制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種超高通量反滲透膜的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟一，配置聚砜鑄膜液；

5、步驟二，將聚砜鑄膜液刮涂到無紡布表面，并迅速浸入到非溶劑凝固浴中進(jìn)行相轉(zhuǎn)變固化，再用熱水進(jìn)行充分清洗，得到復(fù)合超濾膜；

6、步驟三，將復(fù)合超濾膜浸入到高濃度甘油溶液中，后取出并放入熱風(fēng)烘箱中加熱，得到多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合超濾膜；

7、步驟四，用熱水將多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合超濾膜進(jìn)行浸泡清洗，除去殘留的甘油；

8、步驟五，配置間苯二胺水相溶液和均苯三甲酰氯油相溶液，攪拌均勻；

9、步驟六，在多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合超濾膜表面依次進(jìn)行間苯二胺水相溶液涂敷、空氣吹掃和均苯三甲酰氯油相溶液涂敷，間苯二胺活性單體與均苯三甲酰氯單體在水油相溶液界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，生成具有大量峰谷結(jié)構(gòu)的聚酰胺分離層，獲得初生復(fù)合反滲透膜；

10、步驟七，將初生復(fù)合反滲透膜放入熱風(fēng)烘箱中進(jìn)行加熱，后取出放入檸檬酸和十二烷基苯磺酸鈉混合溶液中進(jìn)行浸泡清洗；

11、步驟八，根據(jù)實(shí)際需求制備成品干膜或濕膜，獲得超高通量反滲透膜。

12、具體的，所述聚砜鑄膜液包括聚砜、聚乙二醇2000和n,n-二甲基甲酰胺，其中，聚砜含量為16-19%，聚乙二醇2000含量為5-10%，余下的為n,n-二甲基甲酰胺。

13、具體的，所述聚砜鑄膜液制備順序?yàn)椋合葘⒕垡叶?000溶入n,n-二甲基甲酰胺中，再加入聚砜顆粒進(jìn)行溶脹，將溫度提高至60℃進(jìn)行溶解，溶解時(shí)間為12h。

14、具體的，所述非溶劑凝固浴包括純水或主體為純水的溶液，溶液溫度為10-20℃。

15、具體的，所述高濃度甘油溶液為甘油濃度為10-20wt%的甘油水溶液。

16、具體的，所述間苯二胺水相溶液包括間苯二胺、縛酸劑、聚乙烯醇和純水；

17、其中，間苯二胺含量0.5-5.0%，縛酸劑0.1-2.0%，聚乙烯醇0.1%，其余為純水。

18、具體的，所述縛酸劑包括氫氧化鈉或三乙胺。

19、具體的，所述聚乙烯醇的聚合度不低于1000，醇解度不低于98%。

20、具體的，所述均苯三甲酰氯油相溶液包括均苯三甲酰氯和油相溶劑；

21、其中，均苯三甲酰氯含量0.05-0.15%，其余為油相溶劑。

22、具體的，步驟八中所述超高通量反滲透膜包括依次連接的無紡布層、聚砜超濾層和聚酰胺分離層。

23、本發(fā)明有益效果：

24、本發(fā)明對(duì)超濾膜中間層進(jìn)行“甘油浸泡+熱風(fēng)膨脹制孔+熱水清洗”操作以提高基膜孔隙率，增加中間層透水通道的同時(shí)又?jǐn)U展了聚酰胺層的“峰谷結(jié)構(gòu)”；在界面聚合過程的水相溶液中加入聚乙烯醇添加劑，一方面提高聚酰胺分離層的親水性，另一方面增加聚酰胺分離層的力學(xué)強(qiáng)度，防止“峰谷結(jié)構(gòu)”的塌陷；后處理清洗采用“檸檬酸+表面活性劑”的組合方式，一方面清洗掉聚酰胺內(nèi)部殘留的胺類單體，讓出產(chǎn)水通道，另一方面除去膜表面殘留的油相溶劑，提高膜親水性，提高膜通量。本發(fā)明所得反滲透膜膜片在進(jìn)水為1500ppm的氯化鈉溶液、運(yùn)行壓力為225psi、水溫為25℃的條件下進(jìn)行性能測(cè)試，獲得了65.7lmh的高通量，同時(shí)對(duì)氯化鈉具有98.33%的高脫鹽率。

技術(shù)特征：

1.一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述聚砜鑄膜液包括聚砜、聚乙二醇2000和n,n-二甲基甲酰胺，其中，聚砜含量為16-19%，聚乙二醇2000含量為5-10%，余下的為n,n-二甲基甲酰胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述聚砜鑄膜液制備順序?yàn)椋合葘⒕垡叶?000溶入n,n-二甲基甲酰胺中，再加入聚砜顆粒進(jìn)行溶脹，將溫度提高至60℃進(jìn)行溶解，溶解時(shí)間為12h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述非溶劑凝固浴包括純水或主體為純水的溶液，溶液溫度為10-20℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述高濃度甘油溶液為甘油濃度為10-20wt%的甘油水溶液；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述間苯二胺水相溶液包括間苯二胺、縛酸劑、聚乙烯醇和純水；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述縛酸劑包括氫氧化鈉或三乙胺。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度不低于1000，醇解度不低于98%。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，所述均苯三甲酰氯油相溶液包括均苯三甲酰氯和油相溶劑；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高通量反滲透膜的制備方法，其特征在于，步驟八中所述超高通量反滲透膜包括依次連接的無紡布層、聚砜超濾層和聚酰胺分離層。

技術(shù)總結(jié)
一種超高通量反滲透膜的制備方法，涉及反滲透膜制備技術(shù)領(lǐng)域。在常規(guī)復(fù)合膜制備過程中引入對(duì)中間層的“甘油浸泡+熱風(fēng)膨脹制孔+熱水清洗”工藝，不僅可有效提高復(fù)合膜的中間層的多孔結(jié)構(gòu)，更不會(huì)影響界面聚合過程，保證分離層的完整性，從而獲得兼具高通量與高截留的復(fù)合反滲透膜。本發(fā)明所得反滲透膜膜片在進(jìn)水為1500ppm的氯化鈉溶液、運(yùn)行壓力為225psi、水溫為25℃的條件下進(jìn)行性能測(cè)試，獲得了65.7LMH的高通量，同時(shí)對(duì)氯化鈉具有98.33%的高脫鹽率。

技術(shù)研發(fā)人員：瞿睿,熊平,李劍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新御（江蘇）環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23