[发明专利]一种反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种反渗透膜、一种反渗透膜的制备方法、由该方法制备得到的反渗透膜、以及所述反渗透膜在水处理领域中的应用。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。膜分离技术的核心就是分离膜。对于多孔膜来说，根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。

其中，反渗透膜因具有对有机小分子和无机盐离子的良好分离性能、安全、环保、易操作等优点而成为水处理的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜的主要应用在于海水及苦咸水淡化、硬水软化、中水回收、工业废水处理以及超纯水制备等领域。目前，市场上90%的反渗透膜是复合膜，即，由分离层和支撑层构成。其中，复合膜的制备方法主要有：稀溶液涂覆法、界面聚合法以及等离子体聚合法等。当前广泛用于水处理行业中的复合膜主要采取界面聚合的方式，例如，可以将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。然而，聚酰胺的化学结构使该类复合膜的耐氯性能很弱，所有商用聚酰胺复合膜对游离氯的容许度几乎为零，从而增加了膜预处理成本及降低了其使用寿命。因此，提高膜的耐氯性能是当前反渗透膜研究的重要任务之一。

研究表明，磺化聚醚砜具有较好的耐酸、耐碱及耐氯性，在膜领域具有较好的应用前景。US4818387公开了一种磺化聚醚砜复合膜（结构如式（Ⅱ）所示）及其制备方法。测试结果表明，采用浸涂法制备的磺化聚醚砜复合膜具有非常好的耐氯、耐氧化性能。CN101721926A公开了一种磺化含二氮杂萘酮结构共聚芳醚砜复合膜（结构如式（Ⅲ）所示）及其制备方法，该类复合膜具有良好的分离性、透水性以及耐氯性。

式（Ⅱ），

式（Ⅲ）。

随着科学的发展，新型的反渗透膜已成为研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的反渗透膜、一种反渗透膜的制备方法、由该方法制备得到的反渗透膜、以及所述反渗透膜在水处理领域中的应用。

本发明提供了一种反渗透膜，其中，所述反渗透膜包括依次层叠的支撑层、酚酞型磺化聚芳醚砜层和亲水聚合物层，所述酚酞型磺化聚芳醚砜层含有具有式（Ⅰ）所示结构的酚酞型磺化聚芳醚砜，所述酚酞型磺化聚芳醚砜层和亲水聚合物层的组成不同；

式（Ⅰ），

其中，R₁-R₁₅为H或C₁-C₅的烷基，n≥2。

本发明还提供了一种反渗透膜的制备方法，其中，该方法包括将含有具有式（Ⅰ）所示结构的酚酞型磺化聚芳醚砜和溶剂的铸膜液均匀涂覆在支撑层上形成初生膜，并将所述初生膜中的溶剂去除，得到包括层叠的支撑层和酚酞型磺化聚芳醚砜层的复合膜，再将含有亲水聚合物和水的涂覆液均匀涂覆在所述酚酞型磺化聚芳醚砜层表面并热固化；

式（Ⅰ），

其中，R₁-R₁₅为H或C₁-C₅的烷基，n≥2。

本发明还提供了由上述方法制备得到的反渗透膜。

此外，本发明还提供了所述反渗透膜在水处理领域中的应用。

本发明的发明人经过深入研究发现，一方面，包括所述酚酞型磺化聚芳醚砜层的反渗透膜具有优异的耐氯性能；另一方面，在所述酚酞型磺化聚芳醚砜层上设置亲水聚合物层，能够在不影响水通量的同时，使得到的反渗透膜的脱盐率显著提高，即，本发明提供的反渗透膜能够兼具优异的耐氯性能、较高的水通量和脱盐率，极具工业应用前景。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的反渗透膜包括依次层叠的支撑层、酚酞型磺化聚芳醚砜层和亲水聚合物层，所述酚酞型磺化聚芳醚砜层含有具有式（Ⅰ）所示结构的酚酞型磺化聚芳醚砜，所述酚酞型磺化聚芳醚砜层和亲水聚合物层的组成不同；

式（Ⅰ），