[发明专利]一种高通量复合反渗透膜的制备方法及所制备的反渗透膜

说明书

本发明提供一种高通量复合反渗透膜的制备方法，包括步骤：制备水相溶液：向纯水中依次加入芳香族多元胺作为水相单体、带有亲水性基团的芳香胺或脂肪胺作为共聚水相单体、以及相转移催化剂；制备有机相溶液：向正己烷中加入重量浓度为0.01wt％～0.4wt％的芳香族多元酰氯并混合均匀；制备聚酰胺层：将多孔支撑层单面浸入水相溶液中或单面涂覆水相溶液，除去多余水相溶液，将吸收有水相溶液的单面浸入有机相溶液中或涂覆有机溶液，除去多余有机相溶液，烘干即得复合聚酰胺反渗透膜。在水相溶液中加入带有其它亲水性官能团的芳香胺或脂肪胺与芳香族多元胺作为水相共聚单体，大幅度提高反渗透膜的水通量，并有较高脱盐率。

技术领域

本发明属于膜分离和水处理领域，尤其涉及一种高通量复合反渗透膜的制备方法及所制备的反渗透膜。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们越来越重视饮水健康问题。目前水环境存在两大问题，一是淡水资源匮乏，二是水资源污染严重。为解决这些问题，水处理技术逐渐得到关注。膜分离技术作为水处理的终端环节，对膜性能的要求也越来越高。

反渗透膜是一种在外加压力驱动下允许水分子通过而截留住其他物质的复合膜。目前商业化的反渗透膜通常由三层结构组成，包括无纺布层、聚砜支撑层及聚酰胺分离层。制备方法为：首先在无纺布层上通过溶剂致相转化法得到无纺布-聚砜层支撑层，随后再通过界面聚合法在聚砜表面制得超薄脱盐层，也即聚酰胺分离层。反渗透膜的性能通常用膜通量和脱盐率来表征。理想情况下，高性能的反渗透膜应同时具有高通量和高脱盐率。但基于反渗透膜的作用原理，膜通量与脱盐率之间有trade-off效应(意为此消彼长，是指特定两个特征间相互作用，提高一种特征的优势的时候，另一种特征的优势将降低)。现有技术中的反渗透膜多具有脱盐率高，但能耗大、通量低的问题。通常认为一个高性能的反渗透膜应具有如下特征：(1)支撑层在保证一定的机械强度下要薄且具有大量指状孔；(2)脱盐层要薄且致密。为提高膜通量，人们做出了各种改进，包括：减小聚砜支撑层的厚度及增大膜孔，制备脱盐层时在水相溶液和有机相溶液中加入各种添加剂，对制备好的聚酰胺复合膜进行后处理等等。

现有的商业化反渗透膜已经能获得较高的通量和脱盐率，但想进一步提高通量越来越难。而对于工业化实际应用中，需要更高通量更低能耗的反渗透膜；同时，由于反渗透膜污染后需要反复清洗，脱盐层可能变得越来越薄，进一步降低了脱盐率。因此如何开发出更高通量且聚酰胺脱盐层厚度较厚、耐清洗的复合反渗透膜及其制备方法成为亟需解决的难题。

发明内容：

本发明目的是提供了一种高通量复合反渗透膜的制备方法及所制备的反渗透膜，要解决现有技术中缺乏高通量且聚酰胺脱盐层厚度较厚、耐清洗的复合反渗透膜的技术问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种高通量复合反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

制备水相溶液：向纯水中依次加入芳香族多元胺作为水相单体、带有亲水性基团的芳香胺或脂肪胺作为共聚水相单体、以及相转移催化剂，其中芳香族多元胺单体的重量浓度为0.5wt％～5.0wt％，亲水性基团的芳香胺或脂肪胺的重量浓度为0.01wt％～2.0wt％，相转移催化剂的重量浓度为1.0wt％～3.0wt％；

制备有机相溶液：向正己烷中加入重量浓度为0.01wt％～0.4wt％的芳香族多元酰氯，并混合均匀；

制备聚酰胺层：将多孔支撑层单面浸入水相溶液中或者单面涂覆水相溶液，然后除去多余水相溶液，再将吸收有水相溶液的单面浸入有机相溶液中或者涂覆有机溶液，然后除去多余有机相溶液，烘干即可得到复合聚酰胺反渗透膜。

在另一优选的实施方式中，所述制备聚酰胺层步骤中，多孔支撑层为通过相转化法在无纺布上生成的无纺布-聚砜支撑膜、无纺布-聚醚砜、无纺布-聚丙烯腈、无纺布-聚偏氟乙烯中多孔支撑基膜的任意一种。