[发明专利]一种脱硼海水淡化反渗透膜的制备方法和由其制备的反渗透膜

说明书

本发明涉及一种脱硼海水淡化反渗透膜的制备方法和由其制备的反渗透膜。本发明的方法包括以下步骤：(1)将基膜与包含羧基化二维纳米材料的多元胺类单体溶液接触；(2)将步骤(1)得到的基膜与酰氯类单体溶液接触以在基膜上形成聚酰胺层；(3)加热使聚酰胺层进一步交联，形成反渗透膜；(4)将步骤(3)得到的反渗透膜浸入二乙醇胺溶液；(5)将步骤(4)得到的反渗透膜浸入羧基活化剂溶液，并且随后浸入接枝聚合物溶液；(6)将步骤(5)得到的反渗透膜浸入交联剂溶液；(7)将步骤(6)得到的反渗透膜表面涂覆保护层溶液；(8)后处理得到最终的反渗透膜。本发明的制备方法简单且易于操作，通过本发明的制备方法制得的反渗透膜具有比原膜高的通量和高或者接近的盐截留性能，并且具有较高的脱硼性能，克服了现有技术的反渗透膜的高脱硼量、但低通量的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种脱硼海水淡化反渗透膜的制备方法和由其制备的反渗透膜，属于脱硼海水淡化处理领域。

背景技术

当前，利用海水淡化技术生产的淡水是世界沿海淡水缺乏地区(如中东地区)以及部分海上岛屿重要的淡水来源。海水淡化技术主要包括蒸馏法和反渗透法，其中反渗透法以其分离效率高、能耗少且设备简单受到人们的欢迎，在建的海水淡化厂也主要以反渗透膜法为主。但通过该方法生产淡水仍然面临着诸多的困难，如成本较高、硼等中性小分子脱除率较低等。在反渗透法中，水通量的增加能够有效降低单位淡水生产的成本，因此目前有诸多研究集中于高通量反渗透膜的制备，但是，由于反渗透膜仍然存在折衷(Trade-off)效应，因此膜的盐截留性能会降低。

此外，硼是生物生命活动必须的微量元素之一，但过量的硼含量会导致生物出现一系列的病变。当前国际卫生组织(WHO)将硼的安全饮用标准定为每升水低于5ppm。然而在海水中，硼的含量范围主要在4-7mg/L。在水中，硼主要以硼酸的形式存在，其透过反渗透膜的方式与水相似，因此，市场上大部分反渗透膜对硼的去除不高，无法满足饮用需求。

当前反渗透膜法实际用于海水淡化过程中，主要采用以下几种方法降低硼的含量：(1)采用在海水经过反渗透膜过滤后再经过一个低压反渗透膜过滤这样的多层级反渗透膜系统，使产水符合饮用标准；(2)由于硼酸在碱性条件中容易水解，因此调节进水的pH，形成体积更大的硼酸盐物质，进而被反渗透膜脱除；(3)在进水中投加如山梨醇等含多羟基的物质，其能够与硼酸形成络合物，该络合物体积较大，能够被反渗透膜有效脱除。然而上述提及的这些方法均会造成产水单位成本的增加，这不利于更大规模的生产和推广应用。

通过研究发现，硼酸的斯托克斯半径为反渗透的膜孔主要为集中孔的孔径是网状孔的孔径是因此，通过调节膜表面的聚酰胺结构，弥补膜上大孔的缺陷，形成更为致密的含大量网络孔的聚酰胺层能够有效对硼进行截留。另一方面，致密的聚酰胺结构会导致膜的渗透通量降低，在制备高脱硼膜的时候，还需保证膜的渗透通量和盐截留性能。目前，在研究中发现纳米粒子掺杂能克服折衷(Trade-off)效应，制备的反渗透膜能够达到高通量高脱盐的目的，但纳米材料在实际运行中的稳定性至关重要，即纳米材料的浸出问题，这会导致膜的性能下降。因此，在海水反渗透膜的制备过程中，需要考量如何保证一定脱盐性能下，膜具有较好的通量和硼截留性能。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种脱硼海水淡化反渗透膜的制备方法和由其制备的反渗透膜。通过本发明的制备方法制得的反渗透膜在长期高压运行条件下仍具有一定的通量和盐截留性能，并且具有较高的脱硼性能。

用于解决问题的方案

本发明提供以下技术方案。

[1]、一种脱硼海水淡化反渗透膜的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将基膜与包含羧基化二维纳米材料的多元胺类单体溶液接触；

(2)将步骤(1)得到的基膜与酰氯类单体溶液接触以在基膜上形成聚酰胺层；