[发明专利]耐高温双皮层正渗透复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于正渗透复合膜制备技术领域，尤其涉及一种耐高温双皮层正渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

正渗透（FO）是目前国际上最前沿的脱盐和水净化技术。与反渗透技术相比，正渗透依靠料液自身的渗透压实现传质过程，具备不需要外加压力驱动、能耗较低、回收率高、浓水排放少、低膜污染等优点。正渗透技术在海水淡化、污水处理、工业废水处理、垃圾渗滤液处理、食品加工、医疗等领域表现出良好的应用前景。

正渗透技术依靠汲取液与原料液的渗透压差自发实现膜分离。正渗透膜分离过程需要下列几个必要条件：（1）选择性渗透膜；（2）提供驱动力的汲取液；（3）对稀释后的汲取液再浓缩途径。正渗透膜和汲取液为正渗透水处理技术的两个核心。正渗透技术优点多，但是在实际应用当中，由于浓差极化现象的存在，正渗透的水通量远远小于预期值，水通量的偏低影响了正渗透技术的广泛应用。

在正渗透系统中，浓差极化分为外浓差极化和内浓差极化。内外浓差极化都会导致水通量降低，而降低正渗透过程的效率。外浓差极化是在膜过滤过程中，原料溶液对流传递到膜表面，被截留的溶质在膜表面聚集，从而使靠近膜表面的原料液浓度大于其主体溶液浓度的现象。外浓差极化可以采用控制原料溶液流速、控制回收率和原料液中添加微球等措施得到解决。内浓差极化是在处理过程中，当水和溶质在多孔层中扩散，沿着致密皮层的内外表面会生成一层极化层，由于它发生在多孔层内，因此改善外部水力学状态对内浓差极化影响甚微。

在正渗透研究前期，科研人员多采用已经比较成熟的反渗透膜，实验发现正渗透产水量远低于预期，后发现反渗透膜的多孔支撑层是制约产水通量提高的主要因素。目前取得一定进展的主要有以下三种技术方案：（1）对纳滤膜进行改性，通过控制孔径大小及分布提高膜性能，但是对单价盐的截留率仍较低，限制了其处理原料液的范围；（2）通过界面聚合优化支撑层与选择层的材料及结构来优化性能，其截留性能虽好，但内浓差极化程度较严重；（3）通过多层共挤、相转化与热处理等方法制备上下表层较致密的双选择层膜，虽然可缓解内浓差极化，但是在高温条件下脱盐性能基本丧失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种脱盐率高、水通量大和处理效率高的耐高温双皮层正渗透复合膜，还提供一种工艺简单且成熟、易于规模化生产且不增加生产成本的耐高温双皮层正渗透复合膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种耐高温双皮层正渗透复合膜，所述正渗透复合膜包括一无纺布层、所述无纺布层的两个表面上均设有一耐高温多孔支撑膜层，所述耐高温多孔支撑膜层上均设有一聚酰胺分离层（即共两层聚酰胺分离层，构成了双皮层）；所述耐高温多孔支撑膜层主要由耐高温聚合物形成。

上述的正渗透复合膜中，所述耐高温多孔支撑膜层的厚度优选10μm～200μm。

上述的正渗透复合膜中，所述耐高温聚合物优选杂萘联苯聚醚砜酮、磺化杂萘联苯聚醚砜酮、杂萘联苯聚醚砜、羧化杂萘联苯聚醚砜酮、磺化杂萘联苯聚醚砜、羧化杂萘联苯聚醚砜、聚苯并咪唑，可溶性聚酰亚胺中的一种或多种。

上述的正渗透复合膜中，所述聚酰胺分离层由多官能胺化合物的水相溶液和多官能酰氯化合物的有机相溶液在所述耐高温多孔支撑膜层上反应制得。

上述的正渗透复合膜中，所述多官能胺化合物至少含有两个反应性氨基，优选间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、3，5-二氨基安息香酸、2，4-二氨基甲苯、2，4-二氨基苯甲醚、1，3-二氨基环己烷、1，2-二氨基环己烷、1，4-二氨基环己烷、哌嗪、烷基取代哌嗪中的一种或多种。

上述的正渗透复合膜中，所述多官能酰氯化合物至少含有两个反应性酰氯基，优选均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、丁三酰氯、丁二酰氯、戊三酰氯、戊二酰氯、己三酰氯、己二酰氯、环丙烷三酰氯、环丁烷二酰氯、环戊烷二酰氯、环己烷三酰氯、环己烷二酰氯、四氢呋喃二酰氯中的一种或多种。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述耐高温双皮层正渗透复合膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）耐高温多孔支撑膜层的制备：将由耐高温聚合物、溶剂和添加剂配制而成的铸膜液刮涂于无纺布层的两个表面上，然后置于凝胶浴中相转化成膜，再经热处理后形成耐高温多孔支撑膜层，即得到含无纺布层和耐高温多孔支撑膜层的支撑膜材料；