复合膜及其制备方法和应用

本发明涉及水处理滤膜，特别是涉及复合膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、复合膜由于其耗能低、对环境污染小等优势，已广泛地应用于水处理、医药、能源、化工等各个领域。复合膜的制备方法有很多种，其中，界面聚合法是常用的制备方法。然而，传统的界面聚合法制备的复合膜，大都存在脱盐率较高，但水通量偏低的问题。

2、为了提高复合膜的水通量，市场上出现了一些提高复合膜水通量的方法，具体如下：第一种，在制备复合膜的过程中，通过在水相或油相添加纳米粒子，但该方法很容易出现纳米粒子团聚的问题，同时纳米粒子易因与分离层缺乏有效的粘附力，导致其脱落或逸出，从而存在饮用水安全的问题；第二种，在水相添加亲水性物质，但该方法中，由于亲水性物质很难扩散到油相中，因而对膜通量的改善并不明显；第三种，在油相添加酯类增塑剂，该方法虽然可提高水通量，但一般会损失复合膜的脱盐率；第四种，在复合膜制备完成后，在复合膜表面涂覆亲水性物质，但该方法存在亲水性物质脱落的风险，从而影响水通量的改善效果。

3、由此可见，传统制备方法制备的复合膜，仍无法同时具有高的水通量和脱盐率。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对传统制备方法制备的复合膜，仍无法同时具有高的水通量和脱盐率的问题，提供一种复合膜及其制备方法和应用，该制备方法制备得到的复合膜在应用水处理时，能够同时具有高的水通量和脱盐率。

2、一种复合膜的制备方法，包括以下步骤：

3、将多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合，得到可逆水凝胶，其中，所述水溶性高分子聚合物选自瓜儿胶、卡拉胶中的至少一种；

4、提供多孔支撑膜，将所述可逆水凝胶置于所述多孔支撑膜的表面，形成水凝胶层，所述水凝胶层自表面延伸至所述多孔支撑膜内部；

5、在紫外光照射下，将油相溶液置于所述水凝胶层远离所述多孔支撑膜的表面，其中，所述油相溶液包括多元酰氯、聚乙烯醇肉桂酸酯以及异构烷烃溶剂；

6、以及依次进行热处理和酸处理，得到复合膜。

7、在其中一个实施例中，在多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合的步骤中，所述水溶性高分子聚合物的质量分数为0.01％-0.1％。

8、在其中一个实施例中，在多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合的步骤中，所述交联剂的质量分数为0.5％-1.5％；

9、及/或，所述交联剂选自硼酸、硼酸钠中的至少一种。

10、在其中一个实施例中，所述多元胺在所述可逆水凝胶中的质量分数为0.5％-1.5％；

11、及/或，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、哌嗪、间苯二胺、四乙烯五胺和三乙烯二胺中的至少一种。

12、在其中一个实施例中，所述吸酸剂在所述可逆水凝胶中的质量分数为1％-2％；

13、及/或，所述吸酸剂选自三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、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、磷酸二氢钾胺中的至少一种。

14、在其中一个实施例中，所述多元酰氯在所述油相溶液中的质量分数为0.1％-0.5％；

15、及/或，所述多元酰氯选自均苯三甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯中的至少一种。

16、在其中一个实施例中，所述聚乙烯醇肉桂酸酯在所述油相溶液中的质量分数为0.1％-0.3％。

17、在其中一个实施例中，在酸处理的过程中，采用ph为4-6的稀酸溶液进行酸处理；

18、及/或，在热处理的过程中，热处理时间为1min-5min，热处理温度为60℃-100℃；

19、及/或，在紫外光照射的过程中，紫外光波长为280nm-400nm，紫外光强度为0.4w/m2-1w/m2。

20、同时，本发明还提供一种复合膜，所述复合膜由上述所述的复合膜的制备方法制备而成。

21、此外，本发明还提供一种如上述所述的复合膜在水处理装置中的应用。

22、多孔支撑膜的表面具有呈指状孔或海绵状孔的膜孔，本发明所述的复合膜的制备方法中，瓜尔胶或者卡拉胶在交联剂的作用下，发生交联形成可逆水凝胶，而多元胺、吸酸剂分散于可逆水凝胶中。当将可逆水凝胶置于多孔支撑膜的表面时，可逆水凝胶能够进入多孔支撑膜的膜孔中，该可逆水凝胶能够填充膜孔并延伸至多孔支撑膜的表面形成水凝胶层，覆盖于所述多孔支撑膜的表面。

23、当将油相溶液置于水凝胶层表面时，油相溶液中的多元酰氯也会进入到水凝胶层中并与水凝胶层中的多元胺发生界面聚合反应形成聚酰胺层，且聚酰胺层植根于多孔支撑膜的膜孔中，与此同时，由于油相溶液中的聚乙烯醇肉桂酸酯在紫外光照下，会发生聚合反应形成不可逆凝胶层，使得形成的聚酰胺层、水凝胶层以及不可逆凝胶层之间形成互穿的三维网路整体，紧密结合在一起。

24、同时，由于水凝胶层可在酸性条件下水解，因此，当进行酸处理时，水凝胶层发生水解，一方面，会相应的增大产水通道，在一定程度上避免聚酰胺层、水凝胶层以及不可逆凝胶层之间形成互穿的三维网路整体可能因过于致密性而影响水通量的问题；另一方面，形成以聚酰胺层和不可逆凝胶层构成的分离层，从而使得复合膜的产水通道增多，有效的增加了复合膜的水通量。

25、另外，不同于多孔支撑膜的膜孔呈指状孔或海绵状孔，水凝胶层具有三维网络结构，因此，水凝胶层能够保护多孔支撑膜的膜孔，避免多孔支撑膜的膜孔被分离层堵塞，从而进一步提高了复合膜的水通量。

26、因此，本申请制备方法制备的复合膜，以聚酰胺层和不可逆凝胶层构成分离层，使得其在应用水处理时，可同时具有高的水通量和脱盐率。

技术特征：

1.一种复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，在多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合的步骤中，所述水溶性高分子聚合物的质量分数为0.01％-0.1％。

3.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，在多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合的步骤中，所述交联剂的质量分数为0.5％-1.5％；

4.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述多元胺在所述可逆水凝胶中的质量分数为0.5％-1.5％；

5.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述吸酸剂在所述可逆水凝胶中的质量分数为1％-2％；

6.根据权利要求1至权利要求5任一项所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述多元酰氯在所述油相溶液中的质量分数为0.1％-0.5％；

7.根据权利要求6所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇肉桂酸酯在所述油相溶液中的质量分数为0.1％-0.3％。

8.根据权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，在酸处理的过程中，采用ph为4-6的稀酸溶液进行酸处理；

9.一种复合膜，其特征在于，所述复合膜由权利要求1至权利要求8任一项所述的复合膜的制备方法制备而成。

10.一种如权利要求9所述的复合膜在水处理装置中的应用。

技术总结
本发明涉及一种复合膜及其制备方法和应用，其中，复合膜的制备方法，包括以下步骤：将多元胺、水溶性高分子聚合物、交联剂、吸酸剂以及水混合，得到可逆水凝胶，其中，水溶性高分子聚合物选自瓜儿胶、卡拉胶中的至少一种；提供多孔支撑膜，将可逆水凝胶置于多孔支撑膜的表面，形成水凝胶层，水凝胶层自表面延伸至多孔支撑膜内部；在紫外光照射下，将油相溶液置于水凝胶层远离多孔支撑膜的表面，其中，油相溶液包括多元酰氯、聚乙烯醇肉桂酸酯以及异构烷烃溶剂；以及依次进行热处理和酸处理，得到复合膜。采用本发明复合膜的制备方法制备的复合膜在应用于水处理时，同时具有高的水通量和脱盐率。

技术研发人员：孙佳楠
受保护的技术使用者：浙江机电职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17