[发明专利]一种抗污染反渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗污染反渗透膜及其制备方法。

背景技术

反渗透是一种高效的水净化方法，具有效率高，成本低，无相变，易集成化、模块化及自动化等优点，广泛用于电子行业高纯水制备、医疗用水制备、海水淡化、苦咸水淡化、污水再生利用等诸多领域。随着全球淡水资源的短缺及水污染的日益严重，反渗透技术在水净化方面发挥着越来越重要的作用。

反渗透膜在使用过程中面临各种污染，包括：结垢、生物污染、胶体污染等。反渗透在污水再生领域面临更严重的污染威胁，比如以污水厂二沉池出水为水源，用反渗透将二沉池出水处理为生活用水或饮用水的补充水源。如何降低反渗透膜的污染成为各大膜生产厂家的研究课题。PVA是一种亲水性良好的高分子材料。有资料表明在反渗透表面涂覆PVA涂层能够增加反渗透膜的抗污染性，而透水通量及脱盐率影响较小（US6177011，US6413425，CN101130444，CN1923348）。由于PVA亲水性好，在反渗透膜表面经受冲洗的过程中PVA会逐渐溶解并最终脱落，从而失去PVA涂层所带来的抗污染性。CN101130444用含有交联剂、催化剂的PVA溶液涂覆反渗透膜表面，然后升温制备交联的PVA涂层。这种方法的缺陷在于溶液中同时含有PVA、交联剂及催化剂，在不升温时也会发生部分交联，形成凝胶状的交联聚合物，影响涂覆效果。要减小凝胶状交联物的形成，只能竟可能降低催化剂及交联剂的浓度，这会造成交联度过低，涂层强度低，容易在水流冲刷下脱落和破损。CN101462024A提供了另外一种PVA涂层的涂覆方法，在聚酰胺致密表面上一次涂覆PVA溶液和含有催化剂及交联剂的溶液、然后再高温交联形成交联的PVA涂层。这种方法能提高PVA涂层的交联度，从而提高了PVA涂层抗水冲刷及抗溶解的能力。然而采用CN101130444所提供的方法所制得的PVA涂层与聚酰胺涂层之间为物理吸附作用，没有化学键的链接，涂层出现破损的情况下容易整片脱落。因此，提高聚酰胺层与PVA涂层之间的作用力成为提高PVA涂层稳定性，从而提高抗污染反渗透性能的关键。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种抗污染反渗透膜及其制备方法，通过水相溶液中引入一定量的PVA分子，在形成聚酰胺脱盐层的过程中，PVA分子上的部分羟基与酰氯反应，同时PVA分子在聚酰胺层中穿插或包埋，从而使PVA分子牢固地与聚酰胺层结合在一起。随后在聚酰胺层上涂覆PVA层并交联，与聚酰胺结合的PVA分子上剩余的羟基也部分参与反应，从而使PVA涂层与聚酰胺层通过化学键连接起来。大大提高了PVA层的强度，提高了反渗透的抗污染性，延长了反渗透膜的使用寿命。

本发明的抗污染反渗透膜，包括无纺布、聚砜支撑层及含PVA分子的聚酰胺脱盐层，所述聚酰胺脱盐层上依次涂覆PVA溶液和含有交联剂及催化剂的溶液、然后高温交联形成有与聚酰胺脱盐层有化学键连接的PVA交联涂层；所述含PVA分子的聚酰胺脱盐层，是用聚砜支撑层与含有PVA及多官能度胺的水相溶液及含有多官能度酰氯的油相溶液先后接触反应而得；所述PVA交联涂层，是用聚酰胺脱盐层与含PVA的A溶液及含无机酸或无机碱交联剂及多官能度醛催化剂的B溶液先后接触后放入60-140℃的烘箱中交联反应所得。

本发明的抗污染反渗透膜，所述水相溶液是含有总重量浓度为0.05%-0.3%的PVA分子和总重量浓度为1%-4%的多元胺的水溶液。

本发明的抗污染反渗透膜，所述油相溶液是含有总重量浓度为0.04%-0.3%的多元酰氯的有机溶剂，多元酰氯为均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯中的一种或两种，有机溶剂为己烷、庚烷、正辛烷、正壬烷、环己烷、乙基环己烷、石脑油中的一种或多种。

本发明的抗污染反渗透膜，所述A溶液是醇解度为50-99%的聚乙烯醇水溶液，PVA分子的分子量为10000-50000道尔顿。

本发明的抗污染反渗透膜，所述多官能度醛为戊二醛、丁二醛、己二醛中的一种或多种。

本发明的抗污染反渗透膜，所述无机酸催化剂为磷酸、盐酸、硫酸中的一种或多种，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种或多种。