[发明专利]包含可离子交换聚合物层的水处理分离膜及其形成方法

说明书

本发明涉及水处理分离膜和水处理模块，其中所述水处理分离膜包括支持物和在所述支持物上形成的聚合物层，所述聚合物层包含含有疏水性重复单元和亲水性重复单元的共聚物，所述亲水性重复单元具有离子交换官能团，其中聚合物层的离子交换容量(IEC)为0.02meq/g至2.4meq/g。所述水处理分离膜具有优良的脱盐率和渗透通量特性。

技术领域

本公开涉及水处理膜及其制备方法，并且具体地，涉及通过形成包含离子交换官能团的聚合物层来改善渗透流动性的水处理膜，及其制备方法。

背景技术

由于近来水质量环境的严重污染和水短缺，开发水资源的新来源已经成为面临的紧急问题。对水质量环境污染的研究目的是高质量的住宅用水和工业用水，以及各种生活污水和工业废水的处理，并且已经关注使用具有节能优点的分离膜的水处理工艺。此外，环境法规的加速强化预计会推进分离膜技术的广泛使用。传统的水处理工艺难以满足严格的法规，然而，分离膜技术确保了优良的处理效率和稳定的处理，因此预计将来会成为水处理领域内的领先技术。

液体分离根据膜的孔隙分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、压出、主动运输、电渗析，等。

迄今开发的水处理膜通常使用这样的方法来制备：在例如非织造织物的支持物上使用聚合物材料形成支持层和/或活性层。在本文中，聚合物材料的实例包括：聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚氧乙烯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚氯甲基、聚偏二氟乙烯等，并且其中，聚砜尤为常用。

聚合物材料具有优良的分离效率和有利的机械强度，但具有疏水性，因此，在提高渗透流量上存在限制。

因此，需要研发能够提高水处理膜的渗透流量的新聚合物材料。

发明内容

技术问题

鉴于上文，本发明的一个目的为提供在具有优良的脱盐率的同时提高渗透流量的水处理膜，及其制备方法。

技术方案

根据本发明的一个实施方案，本发明提供了一种水处理膜，其包括：支持物；和支持物上的聚合物层，所述聚合物层包含含有疏水性重复单元和亲水性重复单元的共聚物，所述亲水性重复单元含有离子交换官能团，其中聚合物层的离子交换容量(IEC)为0.02meq/g至2.4meq/g。

在本文中，离子交换官能团优选地为选自-SO₃M、-CO₃M和-PO₃M(其中，M为H、Na或K)中的任一种或更多种。

亲水性重复单元和疏水性重复单元的摩尔比优选地为1:9至1:1。

此外，聚合物层的厚度可为0.1μm至200μm。

此外，当浓度为32,000ppm的氯化钠(NaCl)溶液在800psi的压力下通过其时，水处理膜优选地具有97％或更高的初始脱盐率，以及38加仑/英尺²·天至48加仑/英尺²·天的初始渗透流量。

同时，根据本发明的另一个实施方案，本发明提供了包括水处理膜的水处理模块。

此外，根据本发明的另一个实施方案，本发明提供了包括以下步骤的用于制备水处理膜的方法：使用包含共聚物和溶剂的溶液涂覆支持物，所述共聚物含有疏水性重复单元和含离子交换官能团的亲水性重复单元；以及通过将经涂覆的支持物浸入非溶剂中进行相变。

有益效果

根据本发明的水处理膜包括支持物上的聚合物层，所述聚合物层包含含有疏水性重复单元和亲水性重复单元的共聚物，所述亲水性重复单元含有离子交换官能团，因此，可以提供与现有的水处理膜相比在具有优良的脱盐率的同时显著提高渗透流量的水处理膜。

具体实施方式