一种复合正渗透膜及其制备方法_2

文档序号:9534357阅读:来源:国知局
低,在支撑层表面的粘附力弱,易被水流冲击带走,使正渗透膜的盐截留率急剧降低。若浸渍温度过高,时间过长,聚酰胺过度交联,会提高正渗透膜的阻力,使正渗透膜的水通量急剧下降。
[0034]与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0035](1)经过本发明的制备方法得到的复合正渗透膜,离子交换树脂在正渗透膜内分布均匀,未出现离子交换树脂与聚合物膜反应发生化学变化的现象,所制得的正渗透膜内部还具有由离子交换树脂形成的大量相互连通的孔道,拥有良好的传质性能;
[0036](2)本发明的制备方法不含有机小分子添加剂,操作简单,经济快捷,对于环境污染小,所用溶剂与去离子水均可回收再利用;
[0037](3)本发明的正渗透膜可作为海水淡化、苦咸水淡化、果蔬汁液提浓、工业废水回收、生活污水回收等过程的渗透膜,具有高水通量、高盐截留率、耐腐蚀、不易结垢、使用寿命长的特点;
[0038](4)本发明的正渗透膜的水通量是未掺杂离子交换树脂的正渗透膜的接近2倍左右,同时盐截留率可控制在95%左右,甚至更高,此外,制备方法经济高效,能够适用于各种类型的聚合物正渗透膜,可制得各种规格和使用目的的含离子交换树脂的正渗透膜,克服了目前提高水通量就会降低盐截留率的不足,在提高正渗透膜水通量的同时保持了高的盐截留率,有利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0039]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0040]实施例1
[0041](1)向60g N, N- 二甲基乙酰胺中加入40g聚砜和聚砜酰胺质量比为1:3的混合物,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入0.lg粒径为40 μπι左右的大孔型螯合树脂的纳微粒子,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0042](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为200 μ m,涂覆时的环境温度为5°C,湿度为60%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,12.2min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0043](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含8.lwt%三聚氰胺的溶液中,停留5.7min后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入10°C,湿度为42%的烘箱中静置12.5min后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含4.2wt%多元酰氯单体的正己烷溶液中,其中多元酰氯单体为均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯按质量比3:1混合而成,停留16.7min后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入71°C的去离子水中50min后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0044](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为8.2L/(m2.h),盐截留率为98.
[0045]实施例2
[0046]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0047](1)向84.2g 二氧六环和N,N_ 二甲基甲酰胺质量比为2:1的混合溶剂中加入15.8g聚丙烯腈,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入1.3g粒径为8 μπι左右的凝胶型阳离子树脂和大孔型螯合树脂的混合的纳微粒子,其中凝胶型阳离子树脂和大孔型螯合树脂的质量比为5:2,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0048](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为150 μ m,涂覆时的环境温度为11.4°C,湿度为20%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,17.8min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0049](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含5.7被%苯二胺的溶液中,停留10.9min后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入57.6°C,湿度为57%的烘箱中静置10.lmin后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含8.2wt%均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,停留23.9min后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入52.8°C的去离子水中16.5min后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0050](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为34.8L/(m2 *h),盐截留率为
97.
[0051]实施例3
[0052]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0053](1)向69.8g二氧六环中加入30.2g聚醚砜,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入6.5g粒径为12 μπι左右的大孔型阴离子树脂和大孔型螯合树脂的纳微粒子,其中大孔型阴离子树脂和大孔型螯合树脂的质量比为1:2,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0054](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为100 μ m,涂覆时的环境温度为53°C,湿度为72%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,13min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0055](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含4.9wt%苯二胺和三聚氰胺的溶液中,其中苯二胺和三聚氰胺的质量比为3:4,停留l.Smin后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入30.4°C,湿度为68%的烘箱中静置38.9min后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含6.2被%均苯四甲酰氯的正己烷溶液中,停留4.lmin后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入78.8°C的去离子水中22.lmin后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0056](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为37.2L/(m2 *h),盐截留率为97.
[0057]实施例4
[0058]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0059](1)向80.6g 二氧六环和N,N_ 二甲基乙酰胺质量比为2:3的混合溶剂中加入19.4g磺化聚砜,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入25g粒径为33 μ m的凝胶型阴离子树脂和大孔吸附树脂的纳微粒子,其中凝胶型阴离子树脂和大孔吸附树脂的质量比为3:1,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0060](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为300 μ m,涂覆时的环境温度为24.2°C,湿度为92%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,18.6min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0061](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含8.9wt%二氨基蒽醌的溶液中,停留13.5min后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入23.6°C,湿度为79.2%的烘箱中静置7.7min后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含0.lwt%均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯的正己烷溶液中,其中均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯的质量比为1:2,停留31.lmin后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入81.4°C的去离子水中38.9min后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0062](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为5.8L/(m2.h),盐截留率为99.
[0063]实施例5
[0064]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0065](1)向74.4g 二氧六环和二甲基亚砜质量比为3:1的混合溶剂中加入35.6g共聚聚醚砜,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入23g粒径为80 μπι左右的大孔型阴离子树脂的纳微粒子,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0066](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为100 μ m,涂覆时的环境温度为65°C,湿度为24%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,8.2min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0067](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含0.9wt%二氨基菲的溶液中,停留7min后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入54.2°C,湿度为50%的烘箱中静置0.5min后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含3.2被%均苯四甲酰氯的正己烷溶液中,停留22.lmin后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入89.2°C的去离子水中8.lmin后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0068](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为28.8L/(m2 *h),盐截留率为96.
[0069]实施例6
[0070]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0071](1)向86g 二氧六环和六甲基磷酰胺质量比为1:1的混合溶剂中加入14g聚芳醚砜酮和聚芳醚腈酮的混合物,其中聚芳醚砜酮和聚芳醚腈酮的质量比为2: 3,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入3g粒径为70 μπι左右的大孔型阳离子树脂和大孔吸附树脂的纳微粒子,其中大孔型阳离子树脂和大孔吸附树脂的质量比为2:5,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
[0072](2)将铸膜液涂覆在平整、干燥、洁净的玻璃板上,铸膜液的厚度为100 μ m,涂覆时的环境温度为49.8°C,湿度为84%。涂覆完成后立即将铸膜液与玻璃板一起浸入去离子水中,5min后得到聚合物支撑层。其中,与去离子水直接接触的膜表面为聚合物支撑层的上表面,与玻璃板直接接触的膜表面为聚合物支撑层的下表面。
[0073](3)将聚合物支撑层的上表面浸入含?.3?七%苯二胺和三氨基嘧啶的溶液中,停留16.lmin后取出聚合物支撑层。将吸附了胺类单体水溶液的聚合物支撑层放入71.2°C,湿度为24%的烘箱中静置22.lmin后取出。将聚合物支撑层的上表面浸入含4.7wt%间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯的正己烷溶液中,其中间苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯和均苯四甲酰氯的质量比为1:2:1,停留27.5min后取出聚合物支撑层。最后将聚合物支撑层浸入84°C的去离子水中41.7min后取出,得到复合正渗透膜,保存在去离子水中备用。
[0074](4)正渗透性能测试:以1.5mol/L的NaCl水溶液为驱动液,去离子水为料液,使正渗透膜的活性层朝向驱动液。所述复合正渗透膜的水通量为37.9L/(m2 *h),盐截留率为
94.8% ο
[0075]实施例7
[0076]掺杂离子交换树脂正渗透膜的制备方法。
[0077](1)向68g N-甲基吡咯烷酮中加入32g聚芳醚砜酮,搅拌至聚合物溶解后向聚合物溶液中加入5g粒径为60 μ m左右的大孔型阴离子树脂和大孔吸附树脂的混合纳微粒子,其中大孔型阴离子树脂和大孔吸附树脂的质量比为1:1,超声分散并密封搅拌30min后得到铸膜液。
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