[发明专利]一种高通量复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高通量复合膜的制备方法，高通量复合膜包含底膜和由底膜承载的聚酰胺功能分离层，所述聚酰胺功能分离层采用界面聚合反应制得；水相溶液含有亲水性多元胺类单体、吸酸剂、两种以上分子链长度不同的阴离子表面活性剂和至少一种荷正电水溶性高分子；以所述水相溶液为反应物与溶解有多元酰氯单体的油相溶液进行界面聚合反应，并在反应后进行热处理。不同分子链长度的阴离子表面活性剂通过与荷正电水溶性高分子配位后可形成纳米颗粒，并分布在聚酰胺功能分离层中不同深度的各个位置，这些纳米颗粒形成连续性的纳米通道，借此增加复合膜的水通量，同时不影响聚酰胺功能分离层的脱盐能力。

技术领域

本发明涉及水处理滤膜技术领域，尤其涉及一种高通量复合膜及其制备方法。

背景技术

复合膜的通量大小决定了膜的工作效率和能耗，通量越大，工作效率越高，能耗越低。但复合膜的通量和脱盐率存在一个此消彼长的关系，同时提高复合膜的水通量和脱盐率成为了水处理行业的一个技术瓶颈，很难使复合膜保持高通量的同时还具有高的截留率。

目前增加反渗透膜水通量的方法有：在复合膜制备过程中(通过界面聚合制备)，在水相或油相添加纳米粒子(例如沸石、纳米氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛等)；在水相添加亲水性物质；在油相添加酯类增塑剂；在复合膜制备完成后，对膜面进行亲水改性等。但在这些提高通量的方法中，添加纳米粒子的方法应用得最多，但实施起来也最为困难。究其原因，其一是纳米粒子难以分散，较容易团聚；其二是没有经过改性的普通纳米粒子由于和分离层缺乏有效的粘附力，纳米粒子很有可能脱落或逸出，危害饮用水安全。在复合膜表面涂覆亲水性物质，亲水性物质也较易脱落。而在水相添加的亲水性大分子很难扩散到油相，对通量的改善不明显。添加增塑剂虽然提高了水通量，但一般会导致复合膜的脱盐率下降。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述技术问题，本发明提供一种高通量复合膜的制备方法，通过在复合膜功能分离层中构建由纳米颗粒形成的连续纳米通道，在有效提高复合膜水通量的同时还保持了高脱盐率。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种高通量复合膜的制备方法，所述高通量复合膜包含底膜和由底膜承载的聚酰胺功能分离层，所述聚酰胺功能分离层采用界面聚合反应制得；

其中，水相溶液按照如下方法制备：将亲水性多元胺类单体、吸酸剂、两种以上分子链长度不同的阴离子表面活性剂和至少一种荷正电水溶性高分子分散于水中制得水相溶液；

以该水相溶液为反应物与溶解有多元酰氯单体的油相溶液进行界面聚合反应，并在反应后进行热处理。

根据本发明的较佳实施例，所述制备方法为：

S1、将底膜表面浸涂水相溶液或将水相溶液涂覆在底膜上，静置使水相溶液吸附到底膜上，除掉底膜表面残余的水相溶液，得到干膜片；

S2、将油相溶液涂覆在干膜片上，静置后，除掉膜片表面残留的油相溶液，放入烘箱进行热处理，得到高通量复合膜。

根据本发明的较佳实施例，所述水相溶液中，亲水性多元胺类单体为哌嗪、间苯二胺、间苯二甲胺、对苯二胺、邻苯二胺、二氨基甲苯、聚乙烯亚胺中的一种或几种的混合，多元胺单体的质量浓度为0.05-5％；所述吸酸剂为碳酸钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和三乙胺中的一种或几种，质量浓度为0.1-3％。吸酸剂主要用于与界面聚合反应过程中的副产物盐酸反应，将盐酸中和促使反应正向进行。吸酸剂太少，促进反应效果不明显，太多导致多胺基团质子化，不利于反应进行。