一种复合正渗透膜的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及水处理技术领域，更具体地，设及一种W静电纺丝纳米纤维为基膜的 复合正渗透膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 正渗透是一种新型的膜分离处理技术，分为活性层面向原料液正向渗透(FO)和活 性层面向汲取液的压力阻尼渗透(PRO)两种运行模式。不需要外加的压力，依靠膜两侧的渗 透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程。近几年来正渗透膜分离技术吸引了很多研 究者的目光。与超滤、反渗透技术相比，它从过程本质上具有许多独特的优点，如低能耗、膜 污染轻、分离效果好。由于运些特点，使得它在污水回用中广阔的应用前景，如海水淡化、生 活污水回用、钻井废水处理、污泥脱水、厌氧消化液浓缩、石油和天然气生产废水回用等。
[0003] 常用的正渗透膜结构为在较厚的支撑层（一般为相转化法制备的超滤膜或纳滤 膜)上，用界面聚合的方法形成一层聚酷胺致密层，但是支撑层的结构往往流道曲折、致密， 并且有许多死端孔的存在，从而导致了严重的"内部浓差极化"（ICP)现象。静电纺丝制备的 纳米复合膜的基膜为纳米纤维构成，流道孔隙率高，且多为相互贯通孔，使得透过正渗透膜 的滤过液可W得到迅速转移，有效地降低了膜内部的浓差极化，降低了传质阻力，使得膜的 渗透性能得到很大的提升。该结构的复合膜可W大大降低ICP现象，并且对化Cl有较好的截 留效果。相比现有的正渗透膜，其通量可W提高3.5倍，具有良好的应用前景。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种内浓差极化小，截留率高，盐返混通量低，还可承受较 高的操作压力，水通量高的正渗透膜及其制备方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜，其特征 在于，包括:无纺布支撑层、聚讽纳米纤维基膜层和聚酷胺脱盐层，所述的聚讽纳米纤维基 膜层由所述的无纺布支撑层承载，所述的聚酷胺脱盐层通过在所述的聚讽纳米纤维基膜层 上进行界面聚合而形成于所述的聚讽纳米纤维基膜层之上。
[0006] 本发明还提供了上述的静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜的制备方法，其特征在 于，包括：
[0007] 步骤1:铸膜液制备:将聚讽加入溶剂中，在溫度25~60°C条件下进行溶解揽拌8-2地，形成铸膜液；
[000引步骤2:对铸膜液进行脱泡:脱泡溫度25~60°C ;
[0009] 步骤3:将铸膜液装入注射器中，采用平口针头进行静电纺丝，收集器上设有无纺 布W承载复合纳米纤维，纺丝电压为20~30KV，注射器到收集器的距离为10~16cm，得到无 纺布支撑层W及由所述的无纺布支撑层承载的聚讽纳米纤维基膜层；
[0010] 步骤4:将间苯二胺溶解于水中，制备成为质量分数为2-3.4%的间苯二胺溶液，将 均苯=甲酯氯溶解于有机溶剂中，配置成质量分数为0.1-0.15%的均苯=甲酯氯溶液；
[0011] 步骤5:将聚讽纳米纤维基膜层浸泡在所述的间苯二胺溶液中2-5分钟，取出后氮 吹惊干，而后浸入所述的均苯=甲酯氯溶液中1-2分钟，而后热处理，在所述的聚讽纳米纤 维基膜层之上形成聚酷胺脱盐层，得到静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜。
[0012] 优选地，所述的静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜在汲取液为pH值7.5的2mol化Cl 溶液的条件下，水通量大于30L ? Hf2 ? h-i，盐返混小于2.5*l〇-3g/m2 ? h。
[0013] 优选地，所述的步骤I中的铸膜液的重量浓度为15-25wt. %。
[0014] 优选地，所述的步骤1中的溶剂为N-N-二甲基甲酯胺，N-甲基化咯烧酬和N-N二甲 基乙酷胺中的一种或几种。
[0015] 优选地，所述的步骤4中的有机溶剂为正己烧和/或Isopar-G。
[0016] 优选地，所述的步骤5中的热处理溫度为70-95 °C，热处理时间为8-15分钟。
[0017] 优选地，所述的平口针头的内径为0.5-1.0mm。
[0018] 优选地，所述的步骤3中，所述的收集器为收集漉，收集漉为圆柱形，收集漉的滚轴 转速300-600转/s,在静电纺丝的同时，所述的平口针头沿收集漉的滚轴方向水平往复移 动，移动速率为0.5-1.2cm/s。
[0019] 优选地，所述的步骤3中静电纺丝的相对湿度20%。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0021] 本发明的复合正渗透膜不仅截留率高，盐返混通量低，且水通量显著提高。
【附图说明】
[0022] 图1为实施例1、2所得复合纳米纤维基膜层表面沈M照片及FO膜表面沈M照片。
[0023] 图al、a2为实施例1的产品，图bl、b2为实施例2的产品。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0025] W下实施例中的纳米纤维支撑层及正渗透膜的结构性能表征：
[0026] (1)形貌：
[0027] 场发射扫描电镜(SEM，日本日立S-4700)对正渗透膜表面结构进行表征。测试前样 品置于干燥器内24h。
[002引（2)纳米纤维支撑层渗透性表征：
[0029]实验室规模的正渗透装置测试纳米纤维复合正渗透膜的性能，W去离子水为原料 液，NaCl溶液为汲取液，在空调恒溫25°C条件下进行膜活性层朝向原料液(FO) W及活性层 朝向汲取液(PRO)模式测试。电子天平(JA31002,上海菁海仪器有限公司）连接电脑，每隔一 分钟记录从原料液渗透进入汲取液中的水的质量，电导率仪化DS-307A，上海仪电科学仪器 股份有限公司）测试实验前后电导率。从而确定盐的返混通量。水通量及盐返混通量公式如 下：
[0031]其中，电脑自动在线采集电子天平的重量，根据重量的变化算出汲取液的增重A m，A t为运行时间，Am为有效膜面积。通量单位为L ? Hf2 ? Ifi。
[0033] 其中，Vt和Ct为t时刻原料液的体积和溶质的浓度，V。和Cd为0时刻原料液的体积和 溶质的浓度，溶质在原料液中的浓度根据溶质电导率与浓度的正比例关系拟合算得。A t为 运行时间，Am为有效膜面积。Js盐返混通量单位为g ? Hf2 ? Ifi。
[0034] 实施例1
[0035] 一种静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜，包括:无纺布支撑层、聚讽纳米纤维基膜层 和聚酷胺脱盐层，所述的聚讽纳米纤维基膜层由所述的无纺布支撑层承载，所述的聚酷胺 脱盐层通过在所述的聚讽纳米纤维基膜层上进行界面聚合而形成于所述的聚讽纳米纤维 基膜层之上。
[0036] 上述的静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜的制备方法为：
[0037] 1)将3.243?聚讽(生产厂家：西格玛奥德里奇中国，分子量Mn~22000)加入IOmL 体积比为7:3的N，N二甲基甲酯胺和N-甲基化咯烧酬混合溶液，质量分数为25%，在60°C条 件下进行溶解揽拌24h，形成均匀的铸膜液；
[0038] 2)对铸膜液进行静置2地脱泡:脱泡溫度60°C。
[0039] 3)将铸膜液装入注射器中，采用平口针头进行静电纺丝，针头内径0.7mm，纺丝电 压为25KV，注射器到收集器的距离为16cm，相对湿度20%，收集器上设有无纺布W承载复合 纳米纤维，所述的收集器为收集漉，收集漉为长20cm，直径IOcm的金属圆柱转鼓，收集漉的 滚轴转速300转/s,在静电纺丝的同时