[发明专利]一种复合反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合反渗透膜及其制备方法，以及该复合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，市场的主流产品是采取界面聚合的方式，将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。通常的工艺过程，在US 4277344中有详细介绍。该类反渗透膜产品不仅具有较高的截盐率，还具有透水性良好、耐pH范围宽(2～12)以及操作压力低等优点。随着工业的迅速发展，对反渗透膜的要求也越来越高。针对不同的应用领域，研究者们相继开发出耐污染、耐氯、耐溶剂和耐酸碱型反渗透膜产品。此外，研究者们还致力于开发出高透水性的反渗透膜产品，这样可以达到在运行过程中降低压力，节约能源的效果。

提高反渗透复合膜的透水性通常有两种方法：(1)在界面聚合过程中加入特殊助剂；(2)通过后处理改性。CN 1210093C描述了在界面聚合过程中，向有机相中加入磷酸三苯酯类含磷的有机化合物，来提高复合膜的水通量。US 4950404描述了在界面聚合过程中，向水相中加入极性非质子溶剂和可选择的酸性接受体，以增加复合膜的水通量。与此类似地，US 6024873、US 5989426、US 5843351、US 5733602、US 5614099和US 5576057描述了在界面聚合过程中，向水相或者有机相中加入相应的醇、醚、酮、酯、卤代烃类、含氮类化合物以及含硫类化合物。

通过后处理方式来提高复合膜的透水性也有很多报道。例如，US 5876602报道了用一种水溶性氯化物处理聚酰胺复合膜，以提高水通量，减少盐的通过。US 5755964描述了用一类氨溶液处理聚酰胺层，来提高膜的透水性。此外，Cadotte在US 4765897中描述了通过强无机酸来处理聚酰胺复合膜表面，来提高膜的水通量。

以上这些方法大多数都是在牺牲复合膜截盐率的前提下，来达到提高膜透水性的目的。因此，开发一种在不影响复合膜截盐效果的前提下，来提高复合膜水通量的方法，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的反渗透膜的透水性或截盐率较差的缺陷，而提供一种复合反渗透膜及其制备方法，以及该复合反渗透膜在水处理领域中的应用，本发明提供的复合反渗透膜既具有良好的透水性，又具有较好的截盐率。

为了实现上述目的，本发明提供一种复合反渗透膜，该复合反渗透膜包括支撑层和位于所述支撑层一个表面上的分离层，其中，所述分离层由含有多元胺的水相与含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相通过界面聚合反 应制成，所述支撑层为聚砜多孔支撑层。

本发明还提供了一种复合反渗透膜的制备方法，该方法包括：将聚砜多孔支撑层与含有多元胺的水相以及含有多元酰氯和磺酸酯类化合物的有机相混合接触并发生界面聚合反应。

本发明还提供了由上述方法制备得到的复合反渗透膜。

本发明还提供了上述复合反渗透膜及由上述方法制备得到的复合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的研究发现，复合反渗透膜经磺酸酯类化合物处理，通过亲核反应将磺酸基支化到反渗透膜表面，一方面，磺酸酯类化合物的加入改变了复合反渗透膜的表面形貌，形成较大且连续的叶片结构，这种结构增大了叶片与水的接触面积，从而提高了膜的透水性；另一方面，磺酸酯类化合物的加入不但提高了反渗透膜的力学性能，而且也增大了其对无机盐和有机小分子的截留性能。因此，本发明提供的复合反渗透膜不仅具有较高的透水性(水通量)，还具有较高的截盐率，而且其制备方法简单，极具工业应用前景。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明