[发明专利]一种高通量复合正渗透膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高通量复合正渗透膜及其制备方法，该正渗透膜包括：无纺布支撑层；和直接附着在所述无纺布支撑层上的聚芳香酰胺分离层。其中，聚芳香酰胺致密分离层是在所述无纺布支撑层上通过具有多于一个功能团的胺和芳香酰氯，通过一步或多步的界面聚合生成。由于在支撑结构上，除去了能引起内浓差结构的超滤中间层，本发明的正渗透膜在维持聚酰胺层的高截留的条件下，具有很高的水通量和高盐截留率。在制备方法上，简化了制备步骤，节约了成本。所制备正渗透膜可以用于急救水袋、果汁浓缩、制药、植物保护箱、海水淡化、硬水软化、工业废水等领域。

技术领域

本发明涉及一种高通量复合正渗透膜，以及界面聚合方法制备该正渗透膜的方法。

背景技术

正渗透(Forward Osmosis，FO)技术是一种化学位差或者渗透压引导的渗透驱动膜过程，具有低能耗、低污染、高回收等特点，在海水淡化，废水处理，能源发电，食品加工，药物浓缩等领域有着现实或潜在的应用前景。然而，由于缺乏高效的FO膜材料，极大地制约FO技术的发展。目前用于FO过程的膜材料都具有非对称结构，由薄的选择分离层和多孔支撑层组成。在FO过程中都存在外浓差极化和内浓差极化，尤其是内浓差极化，导致FO膜实际水通量远远小于理论水通量。通常情况下，外浓差极化发生在膜与溶液的界面处，可以通过增加流速等流体力学得以缓解；内浓差极化发生是FO过程所特有的现象，在FO过程中根据膜的取向，溶质在膜多孔支撑层内积累或稀释，形成浓缩和稀释的内浓差极化，极大的降低了膜两侧的有效渗透压差。内浓差极化发生在多孔支撑层内，难以通过改变外界条件而缓解。研究表明内浓差极化与膜多孔支撑层结构(孔隙率、孔弯曲度、膜厚度)以及膜材料本身的物理化学性质(亲疏水性、选择性)有很大的关系。支撑层厚度越小，孔隙率越高，孔弯曲度越小，亲水性越好，则膜结构参数则越小，内浓差极化越小。

界面聚合是制备含有聚酰胺分离层的高截流渗透膜的方法，但是现有的界面聚合制备正渗透膜的方法仿照了制备高压反渗透膜的过程。其过程包括了先在无纺布支撑表面通过象分离技术，涂敷聚合物超微滤膜分离支撑层，然后，在进行界面聚会，结合上聚酰胺的正渗透分离层。这类传统结构中，结合在无纺布和聚酰胺层之间的聚合物超微滤膜分离支撑层，导致了正渗透膜不仅制备工艺复杂，而且在应用的过程中，内浓差极化大，渗透通量偏小，实用性能不好。

因此，急需研制一种高效高性能的正渗透膜及其制备方法来满足实际应用上的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高通量正渗透膜及其制备方法。

本发明的第一方面，提供一种正渗透膜，包括：

无纺布支撑层；和

直接附着在所述无纺布支撑层上的聚芳香酰胺分离层。

在另一优选例中，聚芳香酰胺分离层为聚芳香酰胺致密分离层。

在另一优选例中，所述无纺布支撑层由聚酯，聚酰胺，聚烯烃或聚醚砜等所制备而成。

在另一优选例中，聚芳香酰胺致密分离层可以通过具有多于一个功能团的胺和芳香酰氯，通过一步或多步的界面聚合生成。

本发明的第二方面，提供第一方面所述的正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

(i)提供胺溶液和芳香酰氯溶液；

(ii)将所述胺溶液分散在无纺布支撑层上获得胺溶液层；

(iii)将所述芳香酰氯溶液分散在胺溶液层上进行界面聚合获得聚芳香酰胺分离层从而获得正渗透膜。

在另一优选例中，步骤ii)的分散方法包括但不限于将无纺布浸入液体或液体通过表面涂敷或喷淋到无纺布表面。

在另一优选例中，步骤iii)的分散方法包括但不限于将载有胺溶液层的无纺布浸入液体或液体通过表面涂敷或喷淋到载有胺溶液层的无纺布表面。