[发明专利]一种疏水大孔聚酰亚胺纳米纤维正渗透膜的制备方法

说明书

本发明属于膜分离技术领域，涉及一种疏水大孔聚酰亚胺纳米纤维正渗透膜的制备方法，(1)界面聚合分两相，水相是一定质量分数间苯二胺(MPD)的水和醇混合溶液，油相为一定质量分数均苯三甲酰氯(TMC)的己烷溶液；(2)先用油相溶液润湿聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜，保持1～5min，倒出多余油相溶液，自然风干；(3)将水和醇的混合溶液浸没纳米纤维膜，保持1～5min，倒出多余溶液，用风刀吹扫膜表面直到颜色变钝暗；(4)重复(2)和(3)步骤后将膜放入烘箱进行热处理，最后再将膜浸泡，空气中常温下自然晾干。本发明方法环境友好、反应条件温和、制备方法简单，解决了疏水大孔纳米纤维界面聚合的问题。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体来说为一种疏水大孔聚酰亚胺纳米纤维正渗透膜的制备方法。

背景技术

以渗透压差作为驱动力的正渗透(FO)过程在近几年得到了越来越多的关注，其中在RO海水淡化过程中，FO可以作为预处理过程降低反渗透(RO)操作的能量消耗，同时也可以作为后处理过程减少浓盐水直排，既充分利用了有限的水资源，又降低了能耗，保护了环境，显示出巨大的应用潜力。

FO膜作为FO过程的核心技术之一，目前大多数是TFC膜，结构与RO膜等压力驱动膜相似，即由起到支撑皮层作用的多孔支撑层和起到截留溶质作用的致密聚酰胺皮层构成。早期研究人员一般采用纳滤(NF)膜或RO膜作为FO膜，应用于FO时水通量却往往不足1LMH(L·m^-2·h^-1)，并无实际应用价值。(Elimelech M,Phillip W A.The Future of SeawaterDesalination:Energy,Technology,and the Environment[J].Science,2011,333:712-717)。原因在于FO过程中存在着比RO过程更加严重的浓差极化(Concentrationpolarization，CP)现象。浓差极化直接导致了膜两侧的有效渗透压降低，使实际的水通量远低于理论值，是制约FO膜发展和应用的主要问题。有研究人员已经分析了FO过程的传质机理，认为外浓差极化(ECP)可以通过调整操作条件如改变流速，增大湍流溶液的程度来缓解，而内浓差极化(ICP)只能通过优化支撑层结构如改进制膜工艺和选择合适的膜材料来缓解。近几年来，FO膜性能有所提高，但是基于浓差极化产生的原理，即使是理想的膜(对水分子100％通过，对盐100％截留)，ICP现象仍然是不可避免。近年来人们发现纳米纤维膜的支撑层具有较高的孔隙率(通常在70-80％左右)，较低的曲率因子以及可控的孔径大小，能够有效减少ICP对水通量的影响，人们开始尝试将纳米纤维膜应用到正渗透过程中。(Huang L,Arena J T,McCutcheon J R.Surface modified PVDF nanofibersupported thin film composite membranes for forward osmosis[J].J Membr Sci,2016,499:352-360)。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种疏水大孔聚酰亚胺纳米纤维正渗透膜的制备方法，所述制备方法解决了现有技术中的难以在大孔径疏水纳米纤维膜界面聚合的问题，这样既能避免亲水材料纳米纤维膜容易溶胀的缺点，又能缓解正渗透过程中的浓差极化过程，提高了水通量。

本发明的技术方案：

一种疏水大孔聚酰亚胺纳米纤维正渗透膜的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤(1)：界面聚合分两相，水相是质量分数为0.1～10％间苯二胺的水和醇混合溶液，油相为质量分数为0.1～10％均苯三甲酰氯的己烷溶液；在室温下，将聚酰亚胺纳米纤维膜浸入到油相溶液中，静止除去表面溶液；油相单体为均苯三甲酰氯，保持1～5min，倒出多余油相溶液，自然风干；水相溶剂可为乙醇与去离子水的混合物，其中醇类占到水相溶剂质量分数为0.1～100％；水相单体为间苯二胺；