[发明专利]一种基于构建多重网络结构的高性能反渗透膜的制备方法

说明书

本发明属于反渗透复合膜技术领域，一种基于构建多重网络结构的高性能的反渗透膜制备方法。本发明先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一种或多种水溶性高分子的水溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子参杂在多聚巴胺膜中形成三维网络结构，阴干后，再涂覆含有多元胺的水相溶液，阴干后，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar G(1种异构烷烃溶剂)中的油相溶液，然后将经过涂覆的膜在一定的温度下进行后处理，最后得到了反渗透膜。本发明的优点是通过界面聚合制备反渗透膜既保持了良好截留率，又大大提升了水通量，重现性较好，制备成本低廉。

技术领域

本发明属于反渗透复合膜技术领域，一种基于构建多重网络结构的高性能的反渗透膜制备方法。

背景技术

反渗透技术的核心是高性能的反渗透复合膜，作为分离膜技术基础和核心的功能膜材料一直是美、日等发达国家膜技术发展的重点，尤其是对高性能反渗透复合膜的研究更是重中之重。现在一般的反渗透膜都是通过界面聚合得到的聚酰胺膜。聚酰胺反渗透复合膜由于其优良的分离性能已经成为目前反渗透膜法海水淡化的主流应用膜。聚酰胺反渗透复合膜由3层组成：超薄的聚酰胺活性层；孔状的聚砜(PSf)支撑层；无纺布力学支撑层。致密的表面活性层提供优良的分离性能，聚砜支撑层为表面活性层提供良好的平台，力学支撑层提供良好的力学支撑。相对于其它反渗透膜，聚酰胺反渗透复合膜具有明显的优势，但是仍旧面临3个方面的问题：通量和盐离子截留率之间互相限制的关系、膜表面污染和氯氧化等。聚酰胺反渗透复合膜的通量和盐离子截留率之间有一个互相牵制的关系(Trade—off)：在操作压力不变的前提下，膜的通量可以通过降低聚酰胺层的交联度和厚度来实现，但是膜通量的提高会降低盐离子截留率。通过对膜的改性同时提高膜的通量和盐离子截留率，是目前聚酰胺反渗透复合膜面临的一个瓶颈问题，这也是降低其能耗的一个重要方面。本发明通过在功能分离层构建极亲水的网络结构，不仅增加了复合膜的水通量，也增加了各种盐离子在网络中的通过阻力，增大了复合膜的截留率。与传统的聚酰胺分离层的网络结构不同，本发明的网络结构构建于水相涂覆前，在聚砜底膜涂覆水相前就构建一层三维网络结构，这不仅有利于水相的深层浸透，使得生成的聚酰胺分离层更加致密与完整，而且，由于构建的网络结构及其亲水，弥补了由于聚酰胺层太过致密而损失的水通量。多巴胺(DOPA)仿生粘附的自聚-复合技术已成为当今材料表面改性的研究热点，但利用该项技术构建网络结构，并进一步制备出反渗透膜的研究较少。

本发明利用自聚-复合技术，在碱性环境下，DOPA和水溶高分子混合溶液能在固体表面自聚合，DOPA形成强力附着于底膜的PDOPA层，并使得长链高分子参杂在PDOPA层，形成三维网络结构。然后再制备聚酰胺反渗透膜并提高了反渗透膜的截留和通量，得到了高性能反渗透复合膜。

发明内容

本发明旨在提供一种基于构建多重网络结构的高性能的反渗透膜制备方法。本研究在水相涂覆前先在底膜涂覆多巴胺和水溶高分子混合溶液，因此在底膜上构建三维网络。这种高性能的反渗透膜的制备过程必须先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一种或多种水溶性高分子的水相溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子参杂在多聚巴胺膜中形成三维网络结构，再涂覆含有多元胺的水相溶液，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar L(1种异构烷烃溶剂)中的油相溶液，通过界面聚合制备反渗透膜。通过对涂覆液各组分及种类进行优化选择，对后处理温度进行调控，制备出了高性能反渗透膜。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种基于构建多重网络结构的高性能的反渗透膜制备方法，其特征是：先在聚砜底膜上涂覆含有多巴胺和一种或多种水溶性高分子的水溶液，使得多巴胺自聚成膜，水溶性高分子参杂在多聚巴胺膜中形成三维网络结构，阴干后，再涂覆含有多元胺的水相溶液，阴干后，再涂覆多元酰氯溶解于Isopar G(1种异构烷烃溶剂)中的油相溶液，然后将经过涂覆的膜在一定的温度下进行后处理，最后得到了反渗透膜。

作为优选，上述制备方法中多巴胺和水溶性高分子的水溶液含有多巴胺，并含有聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯亚胺(PEI)，聚乙二醇(PEG)中的一种或多种。