[发明专利]一种基于鸡蛋白蛋白/芳香聚酰胺的亲水荷电高压反渗透膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于鸡蛋白蛋白/芳香聚酰胺的亲水荷电高压反渗透膜的制备方法。所述制备方法包括：(1)将含有间苯二胺、鸡蛋白蛋白、樟脑磺酸、三乙胺的水溶液倾倒至聚砜超滤底膜表面，停留30s，除去表面多余水溶液；(2)将含有均苯三甲酰氯的有机溶液倾倒至步骤(1)所得膜表面，反应30s后除去有机相残液；(3)将步骤(2)所得膜经沥干、热处理和去离子水冲洗后，得到亲水荷电高压反渗透膜。本发明引入鸡蛋白蛋白，促进了界面聚合反应单体扩散速率，调节了芳香聚酰胺分离层结构，提高了反渗透膜亲水性和荷电性，所得膜维持较高NaCl脱除率，渗透通量和分离选择性显著提高。本发明所述反渗透膜适用于海水淡化或高盐工业废水处理领域。

技术领域

本发明涉及高压反渗透膜制备领域，更具体地，涉及一种基于鸡蛋白蛋白/芳香聚酰胺的亲水荷电高压反渗透膜。

背景技术

由于全球淡水需求量上升以及饮用水的缺乏，淡水资源的补充了开发成为亟待解决的问题。采用高压反渗透膜实施海水淡化以补充生活用水、对高盐废水处理以补充工业用水，已成为淡水资源开发和资源化利用的重要手段。进一步提升高压反渗膜的渗透通量对降低能耗具有重要意义，也对因地制宜精准解决区域水资源短缺问题，保障水安全、水平衡具有重要意义。

目前，由界面聚合法制备的芳香聚酰胺类薄层复合高压反渗透膜是市场的主流产品。典型的芳香聚酰胺活性分离层是由均苯三甲酰氯和间苯二胺在聚砜表面界面聚合而成。高压反渗透膜的渗透通量和脱盐率是其核心性能参数，且二者之间存在此消彼长的“跷跷板”(trade-off)效应。因此，如何在保持脱盐率的前提下提高膜通量一直是反渗透膜制备的难点问题，特别是对于在高压运行条件下、高脱盐率的高压反渗透膜。

通过调控膜表面的微纳结构、粗糙度、亲水性以及荷电性可以提高高压反渗透膜通量。将具有不同化学结构和尺寸的纳米材料引入聚酰胺分离层中，通过结合纳米粒子和有机聚合物各自的优势改变膜结构和性质，如亲水性、荷电性、粗糙度等，可以突破现有高压反渗透膜渗透通量和脱盐率之间的相互制约效应，提升膜性能。但是，在聚酰胺分离层中引入纳米材料通常会产生以下问题：1、由于多数纳米材料难以长期在水相或有机相中稳定分散，因此，无论是将其添加于有机油相溶液中还是添加于水相溶液中，都难以稳定分散，进而引发粒子的聚沉，经过界面聚合反应后，难以形成表面结构均匀的聚酰胺分离层；2、由于纳米粒子在聚酰胺分离层中的不均匀分布和聚集，使所得反渗透膜在高压运行状态下，膜表面受压不均匀，因此容易造成聚酰胺分离层的破裂、损伤，脱盐层的破损将进一步导致脱盐率急速下降；3、破损的聚酰胺分离层使纳米材料在膜表面的铆合性降低，在长时间的料液冲刷过程中，纳米粒子容易脱落，在运行过程中造成输送泵堵塞。

发明内容

[技术问题]

为解决现有技术中在高压反渗透膜分离层引入纳米材料易产生团聚、后期使用过程中易脱落的缺陷，并协调高压反渗透膜渗透通量和截留率之间的“跷跷板”(trade-off)效应，在提高荷电性保证高脱盐率的同时，提高亲水性和渗透通量，本发明提供一种基于鸡蛋白蛋白/芳香聚酰胺的亲水荷电高压反渗透膜的制备新方法。

[技术方案]

本申请提供的一种基于鸡蛋白蛋白/芳香聚酰胺的亲水荷电高压反渗透膜的制备方法采用如下的技术方案：

(1)将包含间苯二胺、鸡蛋白蛋白、樟脑磺酸和三乙胺的水溶液倾倒至聚砜超滤底膜表面，停留30s，然后除去表面多余水溶液；

(2)将包含均苯三甲酰氯的有机溶液倾倒至步骤(1)所得膜的表面，反应30s，之后除去表面有机相残液；

(3)将步骤(2)所得膜依次经过沥干、热处理和去离子水冲洗，得到亲水荷电高压反渗透膜。

在所述步骤(1)中，间苯二胺的质量分数为1.5～4wt％，樟脑磺酸的质量分数为2～3.5wt％，三乙胺的质量分数为0.8～2wt％，鸡蛋白蛋白的质量分数为0.01-2wt％，水相溶剂为去离子水。