[发明专利]一种高通量高脱盐率的复合膜制备方法及所制备的复合膜

说明书

本发明提供高通量高脱盐率的复合膜制备方法，包括步骤：配置水相溶液：纯水中加入多元胺类物质、表面活性剂、特定添加剂；多元胺类物质0.1wt％～2.5wt％，表面活性剂0.01wt％～1wt％，特定添加剂1wt％～20wt％；配置有机相溶液：将0.1wt％～1wt％的多元酰氯单体加入正己烷混合；制备复合膜：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或涂覆有机溶液，烘干。通过在水相溶液中加入添加剂来增大水相溶液表面张力，进一步减小胺类单体的扩散系数，使“反应－扩散”体系失稳，制得具有“图灵结构”复合膜，同时获得高通量和高脱盐率。

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高脱盐率的复合膜制备方法及所制备的复合膜。

背景技术

随着水处理技术的快速发展，膜行业也进入高速发展时期，在水处理技术中反渗透膜和纳滤膜的应用最为广泛。纳滤膜因其选择分离特性多用于物料分离，同时因其对NaCl一价盐的脱盐率较低，对于市政用水及居民用水仍应用较少。对于提高纳滤膜的通量和脱盐率，现有技术中仍采用和反渗透膜类似的方法。也即通过改变水相单体，或在水相溶液中加入添加剂，或改变有机相单体等方法来促进界面聚合反应，生成薄而致密的聚酰胺层，以期同时获得高通量和高脱盐率的纳滤膜。此类方法目前已商业化，但是其对纳滤膜性能的提高有限，尚未达成新的突破。

基于阿兰·图灵1952年的《形态发生的化学基础》一文，认为任何重复的自然图案都是通过两种具有特定特征的事物(例如分子、细胞等)相互反应产生的。图灵提出“反应－扩散方程”，这两种组分由于扩散差异导致系统失稳，最终形成斑点、条纹等“图灵结构”。并且，“图灵结构”理论推测，斑马等生物体表面的图纹可能就是该“反应－扩散”体系失稳的结果。由于“图灵结构”独特的斑点、条纹状错落分布于三维空间中，若能应用于膜行业，则可能同时获得高通量和高脱盐率。

在反渗透膜、纳滤膜的制备过程中，因其通过界面聚合法制备聚酰胺脱盐层，涉及反应－扩散过程。对于界面聚合反应，其反应机理是先将水相溶液附着于无纺布-聚砜支撑层的表面，并除去多余溶液，随后将有机相溶液涂覆于吸附有水相溶液的膜表面。此时水相溶液的单体迅速向界面处扩散，发生界面聚合反应生成致密的聚酰胺脱盐层，因有机相溶液的酰氯单体在水相溶液中完全不溶解，即界面聚合反应中酰氯单体向界面处扩散的速率极低，而水相溶液的胺类单体在有机相溶液中有微小的溶解度，即界面聚合反应中胺类单体向界面处扩散的速率要高于酰氯单体。因此在“反应－扩散”体系中我们可将水相胺类单体视为界面聚合反应的“活化剂”，将有机相酰氯单体视为“阻聚剂”。当阻聚剂的扩散系数远大于活化剂的扩散系数时，便会导致局部活化和侧向抑制，从而出现“图灵结构”。简单来说，要想得到“图灵结构”，我们需要极大程度的减小活化剂的扩散系数或者增大阻聚剂的扩散系数，即通过一些化学或物理方法来抑制水相胺类单体的扩散或者促进有机相酰氯单体的扩散。

已有相关文献及专利报道通过在水相溶液中加入胶粘剂或增稠剂，例如：聚乙烯醇、淀粉等来增大水相溶液的粘度，从而降低“活化剂”的扩散速率，得到“图灵结构”。如CN201810792504.X-一种具有图灵结构复合正渗透膜的制备方法，公布了在含间苯二胺的水相中引入亲水性大分子聚乙烯醇，聚乙烯醇让间苯二胺和均苯三甲酰氯产生足够的扩散速率差异，从而在界面聚合靠近有机相溶液一侧形成具有周期性形貌的图灵结构正渗透膜。这个方法限定了间苯二胺与聚乙烯醇溶解至水中后涂覆于磺化聚砜膜支撑层表面，而不适用于其他水相溶液和支撑层。因此现在亟需研发出一种同时具有高通量和高脱盐率的复合膜的制备方法，以降低生产成本并已于进行工业化生产使用。

发明内容：

本发明目的是提供了一种高通量高脱盐率的复合膜制备方法，要解决现有技术中缺少同时具有高通量高脱盐率的复合膜的工业化生产方法的技术问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种高通量高脱盐率的复合膜制备方法，包括以下步骤：