[发明专利]一种含八乙烯基POSS的反渗透复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于反渗透膜的制备领域，尤其是涉及一种含八乙烯基POSS的反渗透复合膜的制备方法。

背景技术

反渗透技术的核心是高性能反渗透膜片的研制和开发，目前应用最广泛的反渗透膜是经过界面聚合工艺制备的芳香聚酰胺反渗透复合膜，性能优异的反渗透膜必须具有以下特点：在一定压力下，通过的水通量更大、膜对杂质的脱除率更高、膜耐压性和耐污染性更强等。近年来，纳米沸石作为无机纳米添加剂的典型代表，其具有独特的孔道结构，其孔径为亚纳米级，约为0.4nm，小于水合Na⁺、Cl^-等离子的直径，对Na⁺、Cl^-等离子具有100％的截留率，而水分子(0.27nm)又能自由通过纳米沸石孔道，因此，越来越多的学者比如浙江大学的瞿新营等以及申请号为201010531654.9的中国专利申请均在尝试通过在反渗透膜芳香聚酰胺功能层中引入纳米沸石等无机纳米添加剂以提高膜的分离性研究，其虽然有一定进展，但是，却确存在以下问题：比如，无机多孔纳米材料在油相溶液中分散困难，容易发生团聚的现象。

发明内容

本发明提供了一种含八乙烯基POSS的反渗透复合膜的制备方法，采用该工艺制得的反渗透复合膜，其具有高的水通量和脱盐率。

为达到上述目的，本发明所采取的技术解决方案为：

一种含八乙烯基POSS的反渗透复合膜的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一、八乙烯基POSS预处理

将八乙烯基POSS在干燥箱中120℃干燥4-8h；

步骤二、八乙烯基POSS分散于油相溶液

将步骤一预处理后八乙烯基POSS分散到多元酰氯油相溶液中，磁力搅拌和超声分散10-90min，得到八乙烯基POSS与多元酰氯的混合溶液；

步骤三、界面聚合反应

先将聚砜支撑膜浸入到多元胺的水溶液，浸入时间为10-60s，取出后去除溶剂，再浸入到步骤二制得的八乙烯基POSS与多元酰氯的混合溶液中进行界面聚合反应，界面聚合反应时间为20-100s，得聚酰胺反渗透膜；

步骤四、后处理

将步骤三反应完成后的聚酰胺反渗透膜在烘箱中烘干，浸入80-100℃热水中洗涤，再浸入质量浓度为8％甘油中，最后烘干得到含八乙烯基POSS的聚酰胺反渗透复合膜。

进一步的，步骤三中所述多元胺的水溶液中多元胺的质量浓度为0.2％-15％；所述多元胺的水溶液中包括还包括质量浓度为0.05％-5％的三乙胺和质量浓度为0.1％-10％的樟脑磺酸。

进一步的，所述多元胺选自间苯二胺，对苯二胺，邻苯二胺，乙二胺，丙二胺，己二胺，二氨基甲苯，哌嗪，2，5-二甲基哌嗪中的一种或多种。

进一步的，所述多元酰氯的油相溶液为多元酰氯的正己烷溶液；所述多元酰氯的油相溶液的质量浓度为0.01％-3％。

进一步的，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯，均环己烷三甲酰氯，环戊烷三酰氯，丙三酰氯，戊三酰氯中的一种或多种。

进一步的，步骤二中所述八乙烯基POSS与多元酰氯的摩尔比为1∶50-1∶2000。

更进一步的，步骤二中所述多元酰氯为均苯三甲酰氯，所述八乙烯基POSS与所述均苯三甲酰氯的摩尔比优选为1∶500-1∶1500。

进一步的，所述八乙烯基POSS的六面体核结构具有孔道结构，所述孔道的直径为0.5nm。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

1)本发明所采用的八乙烯基POSS(八乙烯基硅氧烷)分子为一个有机/无机分子内杂化体系，分子结构为六面体核壳结构，其与多孔沸石的结构十分类似，八乙烯基POSS的六面体核结构充当独特的孔道结构，孔道直径约为0.5nm，具有较大的孔表面积，有利于提高聚酰胺反渗透复合膜的通量，而八乙烯基POSS的六面体壳结构由八个乙烯基组成，所述乙烯基作为亲油性基团在油相溶液中比纳米沸石具有更加优异的分散性，能够克服纳米沸石在油相溶液中容易团聚的缺点，使八乙烯基POSS在油相溶液中的均匀分散而不发生团聚。

2)本发明采用的八乙烯基POSS与多元酰氯油相溶液的摩尔比为1∶50-1∶2000；少量的八乙烯基POSS能够使聚酰胺反渗透复合膜的水通量显著提高，而且对聚酰胺反渗透复合膜的脱盐率下降影响很小，但是随着八乙烯基POSS的含量增加，水通量不断增大，脱盐率下降较多；当八乙烯基POSS与均苯三甲酰氯的摩尔比超过1∶200时，聚酰胺反渗透复合膜的成膜性变差，出现水通量和脱盐率双低的不良结果。