一种高效抗污染反渗透膜的制备方法及制备装置与流程

本发明涉及水处理及浓缩分离技术领域，尤其是指一种高效抗污染反渗透膜的制备方法及制备装置。

背景技术：

反渗透膜是一种模拟生物半透膜制成的人工半透膜，一般使用高分子材料制成，如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜或芳香族聚酰胺膜。反渗透膜表面微孔的直径一般在0.1-1nm之间，透过性的大小与膜本身的化学结构有关。反渗透膜可用于分离、浓缩、纯化等化工单元操作，主要用于纯水制备和水处理行业中。

反渗透膜以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂，对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的渗透液，高压侧得到浓缩液。反渗透膜能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得纯水。

然而，现有技术中，反渗透膜如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜或芳香族聚酰胺膜容易被氧化，使用寿命较短，同时，不具有抗菌杀菌效果。

有鉴于此，本发明研发出一种克服所述缺陷的高效抗污染反渗透膜的制备方法及制备装置，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高效抗污染反渗透膜的制备方法及制备装置，该方法制备的反渗透膜具有良好的纯水通量和脱盐率，实现高效抗污的效果，延长反渗透膜的使用寿命。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：将反渗透膜基材经等离子处理后；经过含有添加剂的有机相中，有机相为聚苯乙烯氨基磺酸或聚乙烯基氨基磺酸，添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合物，混合体积比为1:4；然后对反渗透膜基材进行烘干处理，得到高效抗污反渗透膜。

进一步，等离子处理通入的气体为二氧化碳，二氧化碳气流量为40-60sccm，纯度大于99.9％。

进一步，有机相中的添加剂质量体积浓度为20-30％。

进一步，反渗透膜基材以0.5-1m/min的速度通过等离子处理。

进一步，反渗透膜基材以0.5-1m/min的速度经过含有添加剂的有机相中。

进一步，烘干的温度为50-70℃。

一种高效抗污染反渗透膜的制备装置，包括等离子体设备、有机相容器和烘箱；该等离子体设备、有机相容器和烘箱依序设置，有机相容器中装有含有添加剂的有机相，有机相为聚苯乙烯氨基磺酸或聚乙烯基氨基磺酸，添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合物，混合体积比为1:4；反渗透膜基材依次经等离子体设备、有机相容器和烘箱。

进一步，还包括漂洗与风干机构，漂洗与风干机构设置在烘箱后端。

采用上述方案后，本发明对反渗透膜基材表面进行等离子改性后，使其表面形成羧基活性基团，然后和阳离子聚合物反应，最终使表面带正电。带正电的膜表面能够排斥带正电的离子或胶体在表面附着，减少膜的污染程度，从而使反渗透膜具有良好的纯水通量和脱盐率，实现高效抗污的效果，延长反渗透膜的使用寿命。

其反应的路线如下：

附图说明

图1是本发明制备装置示意图；

图2是本发明制备装置等离子体设备的结构示意图。

标号说明

等离子体设备 1 功率电极 11

地电极 12 有机相容器 2

烘箱 3 反渗透膜基材 4

漂洗与风干机构 5

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

实施例一

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

等离子改性处理

将反渗透膜基材以0.5m/min的速度通过极板间距为2mm的等离子体设备，通入气氛为40sccm的二氧化碳气体，等离子体设备所用射频电源的频率为8KHz。

膜表面接枝改性

将经等离子处理的反渗透基材以0.5m/min的速度通过含质量分数20％的聚苯乙烯氨基磺酸的溶液中，所用溶剂为体积比1:4的聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合溶液。

烘干处理

将经表面接枝改性的反渗透以0.5m/min的速度通过温度为60℃的烘箱段处理。

卷绕

将经烘干处理的反渗透膜通过风冷系统后卷绕即得高效抗污反渗透膜。

实施例二

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

等离子改性处理

将反渗透膜基材以0.6m/min的速度通过极板间距为2mm的等离子体设备，通入气氛为40sccm的二氧化碳气体，等离子体设备所用射频电源的频率为8KHz。

膜表面接枝改性

将经等离子处理的反渗透基材以0.6m/min的速度通过含质量分数20％的聚苯乙烯氨基磺酸的溶液中，所用溶剂为体积比1:4的聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合溶液。

烘干处理

将经表面接枝改性的反渗透以0.6m/min的速度通过温度为60℃的烘箱段处理。

卷绕

将经烘干处理的反渗透膜通过风冷系统后卷绕即得高效抗污反渗透膜。

实施例三

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

等离子改性处理

将反渗透膜基材以0.8m/min的速度通过极板间距为2mm的等离子体设备，通入气氛为50sccm的二氧化碳气体，等离子体设备所用射频电源的频率为10KHz。

膜表面接枝改性

将经等离子处理的反渗透基材再以0.8m/min的速度通过含质量分数20％的聚苯乙烯氨基磺酸的溶液中，所用溶剂为体积比1:4的聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合溶液。

烘干处理

将经表面接枝改性的反渗透以0.8m/min的速度通过温度为50℃的烘箱段处理。

卷绕

将经烘干处理的反渗透膜通过风冷系统后卷绕即得高效抗污反渗透膜。

实施例四

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

等离子改性处理

将反渗透膜基材以0.5m/min的速度通过极板间距为2mm的等离子体设备，通入气氛为40sccm的二氧化碳气体，等离子体设备所用射频电源的频率为8KHz。

膜表面接枝改性

将经等离子处理的反渗透基材以0.5m/min的速度通过含质量分数20％的聚乙烯基氨基磺酸的溶液中，所用溶剂为体积比1:4的聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合溶液。

烘干处理

将经表面接枝改性的反渗透以0.5m/min的速度通过温度为60℃的烘箱段处理。

卷绕

将经烘干处理的反渗透膜通过风冷系统后卷绕即得高效抗污反渗透膜。

实施例五

一种高效抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

等离子改性处理

将反渗透膜基材以1.0m/min的速度通过极板间距为3mm的等离子体设备，通入气氛为60sccm的二氧化碳气体，等离子体设备所用射频电源的频率为10KHz。

膜表面接枝改性

将经等离子处理的反渗透基材以1.0m/min的速度通过含质量分数20％的聚苯乙烯氨基磺酸的溶液中，所用溶剂为体积比1:4的聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合溶液。

烘干处理

将经表面接枝改性的反渗透以1.0m/min的速度通过温度为60℃的烘箱段处理。

卷绕

将经烘干处理的反渗透膜通过风冷系统后卷绕即得高效抗污反渗透膜。

如图1及图2所示，本发明揭示的一种高效抗污染反渗透膜的制备装置，包括等离子体设备1、有机相容器2和烘箱3；该等离子体设备1、有机相容器2和烘箱3依序设置，有机相容器2中装有含有添加剂的有机相，有机相为聚苯乙烯氨基磺酸或聚乙烯基氨基磺酸，添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺混合物，混合体积比为1:4；反渗透膜基材4依次经等离子体设备1、有机相容器2和烘箱3。

制备装置还可包括漂洗与风干机构5，漂洗与风干机构5设置在烘箱3后端，漂洗与风干机构5对反渗透膜进行风冷后处理，通常为风扇降温处理。

如图2所示，等离子体设备1为常压低温等离子体装置，采用介质阻挡放电的形式在大气压下进行放电，主体结构为上下平行排列的两块金属极板(功率电极11和地电极12)，中间为玻璃作为绝缘体，中间通入气体，通入的气体为二氧化碳，CO2气流量为40-60sccm，纯度大于99.9％。极板间距为2-3mm，等离子体设备1的高压射频电源的频率为8KHz-12HKz。等离子体设备1为常规技术，其具体结构此处不赘述。