專(zhuān)利名稱(chēng)：一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反滲透膜性能的檢測(cè)方法，具體的說(shuō)，是涉及反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
反滲透膜在海水及苦咸水淡化、水質(zhì)凈化、生物醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。反滲透膜通常由分離層、支撐層和無(wú)紡布三層組成；當(dāng)前商業(yè)化的反滲透膜，其分離層主要為由均苯三甲酰氯(TMC)和間苯二胺(MPDA)通過(guò)界面聚合得到的芳香聚酰胺材料，支撐層通常為多孔的聚砜材料。分離層是反滲透膜的主要功能層，其厚度大多都在幾百納米左右，通常所說(shuō)的反滲透膜交聯(lián)度即為反滲透膜中分離層的交聯(lián)度。交聯(lián)度是指在制備芳香聚酰胺材料的過(guò)程中，均苯三甲酰氯(TMC)和間苯二胺(MPDA)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)聚合的程度，當(dāng)兩者完全二維交聯(lián)時(shí)其交聯(lián)度為100%。反滲透膜交聯(lián)度的大小是評(píng)價(jià)其性能的重要指標(biāo)，它對(duì)溶質(zhì)脫除率、水通量等宏觀性能具有重要的影響，通常交聯(lián)度越大反滲透膜的溶質(zhì)脫除率越高，水通量會(huì)越?。唤宦?lián)度越小其溶質(zhì)脫除率越小，水通量會(huì)越大。因此，交聯(lián)度是反滲透膜研發(fā)人員和檢測(cè)人員關(guān)注的重點(diǎn)之一。目前芳香聚酰胺反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法通常為首先利用X射線光電子能譜儀(XPS)或掃描電子顯微鏡附帶的能量色散X射線光譜儀(EDX)檢測(cè)反滲透膜表面氧、氮兩種元素的摩爾百分含量，然后再以芳香聚酰胺理論上完全二維交聯(lián)和完全線性交聯(lián)時(shí)的氧、氮兩種元素的摩爾百分含量為參照，利用相關(guān)公式計(jì)算反滲透膜的交聯(lián)度。然而在商業(yè)化反滲透膜實(shí)際生產(chǎn)的過(guò)程中，為了增強(qiáng)反滲透膜的親水性、水通量、 耐污染性，在生產(chǎn)的過(guò)程中往往會(huì)在芳香聚酰胺反滲透膜表面通過(guò)化學(xué)嫁接、等離子聚合等方式對(duì)其進(jìn)行表面修飾，形成一層其它組成的高分子層材料，如聚乙烯醇等。在利用X射線光電子能譜儀(XPS)進(jìn)行元素含量檢測(cè)的過(guò)程中，由于該儀器主要用于表面分析，其X射線激發(fā)源所發(fā)出的光子對(duì)有機(jī)高分子的穿透能力大約為3 lOnm，所以該高分子層的存在使得利用上述檢測(cè)方法主要檢測(cè)到的是表面修飾層的元素含量。在利用能量色散X射線光譜儀(EDX)進(jìn)行元素含量檢測(cè)的過(guò)程中，由于能量色散X射線光譜儀發(fā)出的X射線穿透能力較強(qiáng)(可達(dá)1微米左右)，因此它所檢測(cè)到的元素含量是包括表面修飾層和芳香聚酰胺層 (甚至包括支撐層)在內(nèi)的平均值。所以，目前上述兩種方法均不能準(zhǔn)確的檢測(cè)出芳香聚酰胺分離層氧、氮兩元素的摩爾百分含量，從而直接影響到反滲透膜交聯(lián)度檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)前的交聯(lián)度檢測(cè)方法還不成熟不完善，存在一定的缺陷，給相關(guān)檢測(cè)人員和研發(fā)人員在準(zhǔn)確檢測(cè)商業(yè)化反滲透膜交聯(lián)度和進(jìn)一步提高反滲透膜性能上造成了阻礙。因此，提出一種準(zhǔn)確檢測(cè)商業(yè)化反滲透膜交聯(lián)度的方法，填補(bǔ)這一技術(shù)空白，對(duì)于滿足人們?cè)诜礉B透膜交聯(lián)度檢測(cè)方面的迫切需求具有重要意義
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是目前不能夠準(zhǔn)確檢測(cè)商業(yè)化反滲透膜交聯(lián)度的技術(shù)問(wèn)題，提供一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，采用適當(dāng)?shù)臉悠非疤幚矸椒?，消除反滲透膜表面修飾層對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾，利用X射線光電子能譜儀(XPS)準(zhǔn)確檢測(cè)反滲透膜分離層氧、氮兩種元素的摩爾百分含量，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果與理論上芳香聚酰胺分別完全二維交聯(lián)和線性交聯(lián)時(shí)氧、氮兩種元素含量之間的關(guān)系，計(jì)算反滲透膜的交聯(lián)度。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種反滲透膜分離層微觀結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法，該方法按照以下步驟進(jìn)行(1)取一塊由分離層、支撐層和無(wú)紡布層構(gòu)成的反滲透膜片，其中支撐層為聚砜材料，分離層為經(jīng)過(guò)表面改性處理的芳香聚酰胺材料；(2)將反滲透膜片的無(wú)紡布層完全剝離，保留分離層和支撐層；(3)將保留分離層和支撐層的反滲透膜片平鋪并粘貼在玻璃片上，并且支撐層向上而分離層與玻璃片相接觸；(4)利用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑在室溫下對(duì)支撐層進(jìn)行少量多次的沖洗，溶解除去支撐層而保留分離層，所述有機(jī)溶劑為在室溫下對(duì)支撐層溶解度較大而對(duì)分離層溶解度較小的溶劑；(5)將沖洗溶解后的玻璃片置于真空烘箱中，在0.08 0. IMPa真空度、30 50°C 溫度范圍內(nèi)保持12 M小時(shí)；(6)真空烘箱停止加熱，待真空烘箱溫度降到室溫時(shí)取出樣品；(7)采用X射線光電子能譜儀，根據(jù)其樣品臺(tái)的實(shí)際尺寸將玻璃片裁成小塊，用導(dǎo)電膠將小塊玻璃片到固定在樣品臺(tái)上；(8)利用X射線光電子能譜儀的離子槍發(fā)出的離子束對(duì)分離層表面進(jìn)行濺射剝離，濺射時(shí)間為30 90秒，去除分離層表面可能殘留的支撐層成分以及沉積的污染物；(9)檢測(cè)分離層表面氧元素的摩爾百分含量，記為0。bsCTred ；檢測(cè)分離層表面氮元素的摩爾百分含量，記為N
observe ，(10)利用以下公式計(jì)算反滲透膜的交聯(lián)度
權(quán)利要求
1.一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法按照以下步驟進(jìn)行(1)取一塊由分離層、支撐層和無(wú)紡布層構(gòu)成的反滲透膜片，其中支撐層為聚砜材料， 分離層為經(jīng)過(guò)表面改性處理的芳香聚酰胺材料；(2)將反滲透膜片的無(wú)紡布層完全剝離，保留分離層和支撐層；(3)將保留分離層和支撐層的反滲透膜片平鋪并粘貼在玻璃片上，并且支撐層向上而分離層與玻璃片相接觸；(4)利用揮發(fā)性的有機(jī)溶劑在室溫下對(duì)支撐層進(jìn)行少量多次的沖洗，溶解除去支撐層而保留分離層，所述有機(jī)溶劑為在室溫下對(duì)支撐層溶解度較大而對(duì)分離層溶解度較小的溶劑；(5)將沖洗溶解后的玻璃片置于真空烘箱中，在0.08 0. IMI^a真空度、30 50°C溫度范圍內(nèi)保持12 M小時(shí)；(6)真空烘箱停止加熱，待真空烘箱溫度降到室溫時(shí)取出樣品；(7)采用X射線光電子能譜儀，根據(jù)其樣品臺(tái)的實(shí)際尺寸將玻璃片裁成小塊，用導(dǎo)電膠將小塊玻璃片到固定在樣品臺(tái)上；(8)利用X射線光電子能譜儀的離子槍發(fā)出的離子束對(duì)分離層表面進(jìn)行濺射剝離，濺射時(shí)間為30 90秒，去除分離層表面可能殘留的支撐層成分以及沉積的污染物；(9)檢測(cè)分離層表面氧元素的摩爾百分含量，記為0。bsCTred；檢測(cè)分離層表面氮元素的摩爾百分含量，記為Nobserve ，(10)利用以下公式計(jì)算反滲透膜的交聯(lián)度
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3) 中的玻璃片為顯微鏡用載玻片或蓋玻片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(3) 中的玻璃片在使用前依次經(jīng)過(guò)蒸餾水和乙醇清洗，以及干燥處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(4) 中的有機(jī)溶劑為氯仿、四氫呋喃或N，N-二甲基甲酰胺其中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(4) 中少量多次的沖洗溶解，其每次用量為2 3毫升，清洗次數(shù)為6 10次。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種反滲透膜交聯(lián)度的檢測(cè)方法，將反滲透膜片的無(wú)紡布層完全剝離，保留分離層和支撐層，將其平鋪粘貼在玻璃片上，使支撐層向上而分離層與玻璃片接觸；根據(jù)分離層與支撐層在溶解性上的差異，選擇合適的揮發(fā)性的有機(jī)溶劑將支撐層溶解除去，經(jīng)過(guò)真空干燥除去分離層中的有機(jī)溶劑后，利用X射線光電子能譜儀對(duì)分離層表面進(jìn)行濺射剝離，最后準(zhǔn)確檢測(cè)分離層氧、氮兩元素的摩爾百分含量，代入公式計(jì)算反滲透膜的交聯(lián)度。本發(fā)明可以準(zhǔn)確檢測(cè)反滲透膜的交聯(lián)度，避免了反滲透膜表面的高分子修飾層對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，樣品前處理過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低、可操作性強(qiáng)，易于推廣，填補(bǔ)了準(zhǔn)確檢測(cè)具有表面修飾層的反滲透膜交聯(lián)度的技術(shù)空白。
文檔編號(hào)G01N23/00GK102323278SQ20111024901
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者侯純揚(yáng), 李強(qiáng), 潘獻(xiàn)輝 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所