[发明专利]一种基于界面聚合的复合正渗透膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于界面聚合的复合正渗透膜的制备方法，以聚乙烯醇作为聚偏氟乙烯的亲水改性物质，己内酰胺作为稀释剂，再通过热致相分离法在较低温条件下制备亲水改性的聚偏氟乙烯基膜，该基膜结构对称、孔隙率高，上下表面均粗糙且具有微孔结构。再以间苯二胺为水相单体，均苯三甲酰氯为油相单体，在聚偏氟乙烯基膜表面上界面聚合制得化学稳定性优异的复合正渗透膜。该复合正渗透膜水通量高，反向盐渗透率低，具有较高的强度，耐酸耐碱，亲水性强，抗污染能力强，复合层致密，结合牢固不易脱落。

技术领域

本发明专利属于膜制造领域，具体来说，涉及一种通过热致相分离法来制备聚偏氟乙烯基膜，再通过界面聚合法来制备的复合正渗透膜，该复合正渗透膜可以用在环保、水处理等领域。

背景技术

正渗透技术在常压条件下利用半透膜两侧溶液渗透压差，实现溶液自发分离，在解决水源与能源间的矛盾方面表现出巨大的潜力。然而，长期以来由于高性能膜的短缺抑制了该技术的发展，在压力驱动过程中表现优异的渗透膜，却在过程中出现严重的内浓差极化效应，导致膜的渗透通量远低于理论值，极大地影响了生产效率和技术的实际应用。同时，复合膜皮层粗糙的表面和化学结构增加了膜污染倾向。因此，针对以上问题，开发新型的高性能复合正渗透膜，保持高选择性的同时，减弱内浓差极化的负面影响，提高水的渗透通量，增强膜的抗污性能，成为当前复合正渗透膜开发的研究热点。

现有商业正渗透膜有三种，最早出现的是上世纪年代美国公司HydrationTechnology Innovations(HTI)开发的非对称三醋酸纤维素(cellulose triacetate，CTA)膜。但CTA膜由于材料自身的原因，存在盐截留率不高，化学、热稳定性差等不足。

目前应用最广、最有效的制备正渗透膜的方法是界面聚合法制备复合正渗透膜。该方法是在基膜上复合一层超薄层，超薄层作为分离层，起到截留分离的作用。其中，基膜作为支撑层主要是通过相转化法制得，基膜材料要求具有良好的耐压密性和物理化学稳定性。

聚偏氟乙烯的化学稳定性优异、强度高、耐酸耐碱，是目前使用最广泛的膜材料之一。然而，聚偏氟乙烯具有较低的表面能，疏水性强，使得聚偏氟乙烯膜在水处理过程时跨膜压力大，增加操作成本；同时容易受到污染，使用寿命减短。目前，解决此问题的主要方法是亲水改性，包括化学改性、表面改性、共混改性等。其中，共混改性的方法操作简单，为有利于工业生产，对膜的改性研究，多采用共混的方式。

界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体分别在两种互不相溶的稀释剂的界面处发生聚合反应，形成紧密附着在基膜表面上的复合层。首先将基膜浸入含有活泼单体的水溶液中，充分润湿表面，然后将基膜取出，排出过量溶液，随后浸入含有另一种活泼单体的有机相溶液中。由于这两种稀释剂互不相溶，故其反应只能在两种溶液相的界面上进行，单体活性高，反应的速率很快，很短的时间内就可在基膜表面上形成致密的复合层，致使复合膜的截留性和选择性都大为提高。

由于界面聚合具有设备简单、操作容易、制备高分子量的聚合物常常不需要严格的等当量比、可连续性获得聚合物、反应快速、常温聚合作用不需加热等优点，因此，界面聚合技术在膜材料制备中具有重要的作用。

目前，界面聚合法制备复合正渗透膜有以下几个缺点：大部分正渗透膜材料由于化学性质不稳定，所制作出来的复合正渗透膜机械强度差、通量低、易污染；若采用亲水性较差的膜材料进行界面聚合，所形成的复合层将会与基膜结合不牢固，稳定性较差，在界面聚合时为使活性单体更容易进入膜孔，在水相单体溶液中添加表面活性剂将会使所得的复合膜内部受污染；即使采用亲水性较好的膜材料进行界面聚合，由于孔隙率低，基膜表面不够粗糙，对界面聚合反应生成的复 合层的附着力小，两种活性单体发生界面聚合反应形成的复合层也不完整、易脱落。

发明内容