[发明专利]一种复合反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高通量复合反渗透膜及其制备方法和应用。所述复合反渗透膜包底层、中间的多孔支撑层和表层的活性分离层，其中，所述活性分离层为在5‑(二甲氨基)‑2‑甲基‑5‑氧代戊酸甲酯(Polarclean)存在下通过将多元胺和多元酰氯进行界面聚合而形成的聚酰胺活性分离层。本发明通过加入种类简单且用量较少的水相添加剂，使制备的复合反渗透膜具有优异的水通量并且保持良好的截留特性。此外其制备方法简单便于操作，极具工业应用前景。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体地说，是涉及一种复合反渗透膜及制备方法和应用。

背景技术

反渗透是以半透膜两侧压力差为推动力，使溶剂选择透过膜而实现溶剂溶质分离的过程，与传统分离过程相比，该过程无相变发生，耗能低，绿色环保，产水量高，不仅在海水淡化、污废水处理及超纯水制备等方面发挥着重要作用，也正逐渐应用于石化、冶金、轻工、电子、食品、纺织、医药、生物工程等领域。

作为反渗透过程的核心，反渗透膜的研发及应用正在进行广泛开展。目前市场上超过90％的反渗透膜均为复合反渗透膜，即通过在多孔支撑层上复合超薄致密的特种分离层得到的反渗透膜。复合反渗透膜的工艺过程在美国专利US4277344中有所介绍，即首先将聚砜涂敷在聚酯无纺布上形成微孔底膜，将聚砜底膜浸入到二胺或多胺水溶液中，然后通过风淋、辊压等方法去除膜表面多余的胺溶液，再浸入到含有两个或两个以上酰氯基的酰氯化合物的有机非极性溶液中与酰氯发生界面聚合反应，从而在表面形成致密的具有分离功能的聚酰胺超薄活性层，成膜后，充分洗涤及适当的热固化处理可使反应进行完全以增加膜性能。

合适的复合反渗透膜应具有适当的渗透量或截留率，制备出同时具有高通量和高截留率的复合反渗透膜是当前水处理膜的发展趋势及需求。经过不同的研究尝试，人们发现提升复合膜水通量需要通过调整聚酰胺活性层的厚度、交联度、亲水性等因素来实现，具体方法包括活性层反应前的预备处理、聚合体系中加入添加剂、成膜后处理等。中国专利CN108636118A中通过在制备活性层前将基膜浸泡在含亲水物质的水溶液中并干化处理来提高反渗透膜的水通量；中国专利CN108525532A中通过在水相中加入樟脑磺酸和三乙胺，并对复合膜进行氧化后处理来提高水通量；中国专利CN108889128A中通过在水相中加入樟脑磺酸和十二烷基磺酸钠，并用聚乙烯醇溶液对复合膜进行交联后处理来提高水通量。

上述方法虽然提高了复合反渗透膜的水通量，但也使得反渗透膜的制备工艺变得复杂。因此，探索出可提升水通量，又能使制备工艺简单、成本节约的复合反渗透膜制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提供了一种兼具高水通量和高截留率、同时操作工艺简单便捷的复合反渗透膜及制备方法和应用。

本发明的目的之一是提供一种复合反渗透膜，包括底层、中间的多孔支撑层和表层的活性分离层，其中，所述活性分离层为在5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸甲酯存在下通过将多元胺和多元酰氯进行界面聚合而形成的聚酰胺活性分离层。

所述复合反渗透膜中，所述底层和支撑层主要提供机械强度，所述活性分离层主要提供分离性能。所述反渗透复合膜的活性分离层由多元胺和多元酰氯在支撑层上通过界面聚合形成，其特点在于活性层制备时向溶有多元胺类的水溶液中加入了绿色溶剂5-(二甲氨基)-2-甲基-5-氧代戊酸甲酯添加剂。

在本发明中，对所述支撑层没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，所述支撑层的多孔聚合物膜优选为聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、磺化聚醚砜中的一种或多种的膜。

所述支撑层的多孔聚合物膜的截留分子量优选为1～10万，更优选为3～5万。

本发明中，对所述底层没有特别的限定，可以为本领域常规的选择，例如，所述底层为无纺布底层。所述底层的来源没有特别的限定，例如，可以通过市售获得。