[发明专利]一种醋酸丁酸纤维素正渗透膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子膜分离技术领域，具体涉及一种醋酸丁酸纤维素正渗透膜的制备方法。

背景技术

随着社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源短缺问题已经引起世界各国的普遍重视。我国是水资源大国，同时也是最为缺水的国家之一。从海水中获取淡水资源是解决淡水资源短缺问题的重要方法。传统的海水淡化主要采用反渗透膜技术，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离技术，对反渗透膜一侧的料液施加压力，当压力超过其渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在反渗透膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液，高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。用反渗透膜技术处理海水时，在反渗透膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。采用反渗透膜技术进行海水淡化，淡水的产率不高，需要耗费大量的能源以提供高压进行驱动，不仅反渗透膜污染严重，而且产生的废水污染环境。

近年来，研究人员找到了一种能效相对较高的正渗透膜技术，以替代反渗透膜技术。用正渗透膜技术处理海水时，水在渗透压差的驱动下从高水化学势区通过正渗透膜向低水化学势区传递，而溶质分子或离子被截留。与通过外加压力作为驱动力的反渗透膜技术不同，正渗透膜技术是通过跨膜渗透压差△π为驱动力使水通过分离膜，最终导致原料液的浓缩和汲取液的稀释，并且可以借助化学沉降、冷却沉降、热分解、热挥发等标准方法从稀释的汲取液中获得标准纯水。

正渗透膜技术具有能耗低、污染小、膜组件简单等独特优点，为水资源和环境问题提供了低能耗、高效率的解决方法，是一种实用性很强的环境友好型技术，已引起科学界的广泛关注，其应用领域除了海水淡化外，还包括水净化、废水处理、食品、医药、能源等。正渗透膜技术有望使海水淡化工厂的能耗降低至少30%，生产过程简单，大型海水淡化设施可按需进行组装。正渗透膜技术还可用于处理深层地下水、河口水等苦咸水，由于废水咸度比海水低，渗透压较高，废水的膜通量更高，同时深层地下水的储量非常丰富，正渗透膜技术有望取得了不起的成就。此外，正渗透膜技术在能源领域也有巨大的市场潜力，它可以利用河流入海口地区海水与河水之间的渗透压差来发电，欧洲国家已经把目光瞄准了这个市场。正渗透膜技术也是目前唯一能够为深空探索提供淡水来源的技术手段，在未来的载人航天项目中，该技术将大有用武之地。

在正渗透膜技术中，正渗透膜材料是关键，这种膜必须能提供较大的水通量，大幅度降低浓差极化，具有高截留率、优良的化学稳定性和一定的机械强度。根据文献报道，目前商品化的正渗透膜主要有美国Hydration Technologies公司生产的三醋酸纤维素正渗透膜，但由于这种膜材料易于降解而限制了其应用。因此，有必要开发寿命长、强度好、抗污染、价格低的新型正渗透膜，在提高膜材料和膜组件性能的同时大幅降低制造成本。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种醋酸丁酸纤维素正渗透膜的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种醋酸丁酸纤维素正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

1）将醋酸丁酸纤维素和甲酰胺加入到溶剂中并加热搅拌，待醋酸丁酸纤维素和甲酰胺完全溶解后，室温下静置脱泡得到铸膜液，该铸膜液中醋酸丁酸纤维素的重量百分比含量为10%~30%、甲酰胺的重量百分比含量为5%~30%；

2）将上述铸膜液在室温下通过刮膜机刮制成液膜；

3）将上述液膜在室温下停留一段时间，然后放入凝胶介质中，得到醋酸丁酸纤维素正渗透膜。

优选地，在步骤1）中，所述的溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、1，4-二氧六环、丙酮中的至少一种。

优选地，在步骤1）中，所述的加热搅拌的加热温度为25℃~75℃。

优选地，在步骤2）中，所述的液膜的厚度为70μm ~90μm。

优选地，在步骤3）中，所述的醋酸丁酸纤维素正渗透膜的厚度为40μm ~60μm。

优选地，在步骤3）中，所述的凝胶介质是温度为5℃~20℃的水或含所述的溶剂的水溶液，所述的在室温下停留的时间为2s~3s。 

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明制备方法工艺简单，成本低，采用该制备方法制得的醋酸丁酸纤维素正渗透膜具有良好的化学稳定性、极高的截留率和水通量，为海水淡化、水净化、废水处理、食品、医药、能源等领域提供了一种新型正渗透膜材料。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1