[发明专利]多孔支撑层及其制法方法和应用

说明书

多孔支撑层及其制法方法和应用，所述多孔支撑层的制备方法包括下述步骤：(1)制备含有类水滑石纳米颗粒和聚合物的铸膜液，其中，所述的聚合物选自聚砜、聚醚砜、聚亚苯基砜、聚偏氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或多种；所述的类水滑石纳米颗粒的质量为聚合物质量的1～15％；(2)将步骤(1)所制备的铸膜液成型处理后，在酸溶液中浸泡6～24小时，然后用去离子水充分清洗。本发明所提供的载体以由其制备的高性能正渗透复合膜，具有较高的孔隙率和水通量，降低了内部浓差极化现象。与作为对比的复合膜或类水滑石颗粒掺杂的复合膜相比，孔隙率均大大提高，水通量及反向盐通量也得以大大改善。

技术领域

本发明属于复合膜材料领域，尤其涉及一类正渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

正渗透(Forward osmosis)技术是一种依靠膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力的膜分离技术，因其具有无需外压、膜污染低、无浓水排放等优点，受到越来越广泛的关注。相关的理论研究和实践探索不断取得进展，已将其用于海水淡化、废水处理、食品医药、能源等领域。目前，商业化的正渗透膜主要有醋酸纤维素正渗透膜(CTA)和聚砜-聚酰胺复合膜(TFC)。相比之下，聚砜-聚酰胺复合膜是由一层聚砜多孔支撑层和在其表面进行界面聚合得到的聚酰胺截留层组成，其具有更高的选择性、更好的稳定性等优势，更适用于正渗透过程；但由于在复合膜的聚砜支撑层中存在严重的内浓差极化(Internal concentrationpolarization)现象，造成其性能远低于理论值。

纳米颗粒(Nanoparticles)作为一种改性材料促进了复合膜支撑层的理化性质。现有技术中，常规的方法是利用纳米颗粒共混改性正渗透复合膜的支撑层，以提高支撑层的亲水性，减小内部浓差极化(ICP)现象。J.Membr.Sci.493(2015：496–507)报道了将含氧官能团的氧化石墨烯加入到复合膜的聚砜支撑层，明显提高了支撑层的亲水性，增加了正渗透复合膜的水通量；J.Membr.Sci.449(2014：74–85)记载了将纳米二氧化钛(TiO₂)加入到聚砜支撑层中，得到了具有较高孔隙率和亲水性的聚砜/TiO₂支撑层的技术方案。

类水滑石是一种层状金属氢氧化物(Layered double hydroxides,LDHs)，它具有较高的比表面积、良好的亲水性和催化性能；同时还具有耐热性、耐辐射性，是一种良好的二维无机纳米材料。CN 105056768 A报道了利用球状的类水滑石纳米颗共混粒改性正渗透复合膜的支撑层的技术方案，得到了类水滑石复合正渗透膜支撑层，该支撑层具有更优异的孔隙率和亲水性，并有效的增加了支撑层的热稳定性以及支撑层表面的孔径、降低了内部浓差极化现象。鉴于纳米颗粒共混技术在正渗透复合膜改性中的优异表现，这一技术正受到越来越多的关注。但是，在该类纳米颗粒共混复合正渗透膜的制备及优化中发现，随着纳米颗粒的含量的增加，其自身团聚现象加重，严重影响正渗透复合膜的通量和截留性能。

发明内容

本发明旨在提供一种性能更加优良的多孔支撑层，并以此为基础构建新的高性能正渗透复合膜。

本发明首先提供一种多孔支撑层的制备方法，以及由该方法所制备得到的多孔支撑层。本发明所述的多孔支撑层的制备方法，包括下述步骤：

(1)制备含有类水滑石纳米颗粒和聚合物的铸膜液，其中，

所述的聚合物选自聚砜、聚醚砜、聚亚苯基砜、聚偏氟乙烯、聚苯并咪唑中的一种或多种；

所述的类水滑石纳米颗粒的质量为聚合物质量的1～15％；

(2)将步骤(1)所制备的铸膜液成型处理后，在酸溶液中浸泡6～24小时，然后用去离子水充分清洗。