CN101912741A - 含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜 - Google Patents
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Abstract
一种含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，它的聚砜溶液是以下述重量配比的原料制成：聚砜15-30份、有机溶剂45-75份、有机造孔剂0.5-40份、纳米级无机材料0-30份。本发明将聚砜多孔层采用了相转化制膜工艺的方法，在制作过程中以聚砜为高分子材料基质，加入有机溶剂后，又加入了有机造孔剂、纳米级无机材料；有机造孔剂的加入，可使膜的空隙率增加，大大提高了膜的水通量；纳米级无机材料的加入，减少了成膜的缺陷率，使在后续的界面聚合工序中，形成的聚酰胺层更为致密，大大提高了膜的脱盐率，也使膜的机械强度得到补偿，在保证脱盐率和水通量的条件下，使反渗透膜的耐压密性得到提高，从而提高了膜的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合反渗透膜，特别涉及一种含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜。
背景技术
膜科学技术是一门多学科交叉的新兴技术。近年来，在各学科发展和相互渗透的基础上，膜科学技术有了迅速的发展，已成为化学及化学工程学科发展新的增长点，亦是当代高新技术发展的重点。膜分离技术是指用人工合成或天然的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质或溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透。作为当代新型高效分离技术，膜分离技术具有投资低、能耗低、建设周期短、对环境影响小等特点，并成为解决人类资源和环境问题的重要手段，在海水淡化、废水处理与回收、物质的分离与提纯等众多领域应用前景广泛。
目前工业上最常用的反渗透膜为聚酰胺复合膜，聚酰胺膜具有脱盐率高，通量大，化学稳定性优良，pH范围宽(4-11)，耐生物腐蚀，操作压力要求低等优点，但不耐氧化，抗污染能力差，耐氯性差,导致膜使用寿命短。因此提高膜的使用寿命是当前十分重要的任务。
目前提高聚酰胺反渗透膜使用寿命的主要技术途径有：在复合膜的表面涂加了电中性材料，改善了膜表面的电荷以及光滑度，减少有机污染物在膜表面的吸附，从而提高了反渗透膜的耐污染能力，延长了使用寿命；再有在反渗透膜元件的结构上加以改进，如缩短膜片的长度，增加膜袋的页数，可减少有机物及微生物在膜表面的吸附，大大提高了膜元件在高生物污堵条件下的性能和化学清洗的恢复性能；此外，还有通过在进水中添加阻垢剂而改善进水水质，从而延长反渗透膜的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高脱盐率、高通量及长使用寿命的用于含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜。
本发明的技术方案是：它的聚砜溶液是以下述重量配比的原料制成：
聚砜15-30份、有机溶剂45-75份、有机造孔剂0.5-40份、纳米级无机材料0.05-30份。
它的聚砜溶液是以下述重量配比的原料制成：
聚砜15-30份、有机溶剂45-75份、有机造孔剂20-40份、纳米级无机材料15-30份。
所述的有机溶剂为二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)，N甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)的其中一种或两种及两种以上的混合物。
所述的有机造孔剂为聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇二甲醚（DMPE）、聚乙烯醇（PVA）的其中一种或两种及两种以上的混合物。
所述的纳米级无机材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化硅、纳米氧化钙的其中一种或两种及两种以上的混合物。
与现有技术比较：现有的聚酰胺复合反渗透膜是由四层膜构成，底层为无纺布支撑层，第二层为聚砜多孔层，第三层为聚酰胺层，最上层为保护层。本发明将聚砜多孔层采用了相转化制膜工艺的方法，在制作过程中以聚砜为高分子材料基质，加入有机溶剂后，又加入了有机造孔剂、纳米级无机材料；有机造孔剂的加入，可使膜的空隙率增加，大大提高了膜的水通量；纳米级无机材料的加入，减少了成膜的缺陷率，使在后续的界面聚合工序中，形成的聚酰胺层更为致密，大大提高了膜的脱盐率，也使膜的机械强度得到补偿，在保证脱盐率和水通量的条件下，使反渗透膜的耐压密性得到提高，从而提高了膜的使用寿命。
同时为验证本发明的效果，申请人对其按本配发制作的聚酰胺复合反渗透膜进行了抽检实验，实验结果显示水通量衰减率范围为2.88%-4.68%，脱盐衰减率范围为0.3%-0.61%，大大低于现有聚酰胺复合反渗透膜的水通量衰减率6.93%，脱盐衰减率0.82%(现有水平见下表)。
具体实施方式
实施例1：按照聚砜15kg：二甲基乙酰胺（DMAC）74.5kg：乙二醇二甲醚（DMPE）10kg、纳米氧化硅0.5kg进行聚砜溶液的配制。
将配制好的聚砜溶液涂覆在无纺布上，再在聚砜层上进行界面反应生成芳香族聚酰胺层，最后在聚酰胺层上涂覆一层电中性涂料构成聚酰胺复合反渗透膜。
将上述制得的聚酰胺复合反渗透膜用2000ppm的NaCl水溶液做进水，在25℃、pH值为7.5、压力为225psi的条件下进行初始性能检测，然后在上述条件下运行72小时，检测其性能，结果见表1。
表1
实施例2
按照聚砜40kg：二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)，N甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亚砜(DMSO)的任意比混合物 140kg；聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇二甲醚（DMPE）、聚乙烯醇（PVA）的任意比混合物 30kg；纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化硅、纳米氧化钙的任意比混合物40kg进行聚砜溶液的配制。
将配制好的聚砜溶液涂覆在无纺布上，再在聚砜层上进行界面反应生成芳香族聚酰胺层，最后在聚酰胺层上涂覆一层电中性涂料构成聚酰胺复合反渗透膜。
实施例3-11按照表2所示配比配制聚砜溶液，制备聚酰胺复合反渗透膜的方法与实施例1相同。
表2
将按表2制得的聚酰胺复合反渗透膜依次用2000ppm的NaCl水溶液做进水，在25℃、pH值为7.5、压力为225psi的条件下进行初始性能检测，然后在上述条件下运行72小时，检测其性能，其检测结果对应见表3。
表3
Claims (5)
1.一种含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于：它的聚砜溶液是以下述重量配比的原料制成：
聚砜15-30份、有机溶剂45-75份、有机造孔剂0.5-40份、纳米级无机材料0.05-30份。
2.根据权利要求1所述的含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于：它的聚砜溶液是以下述重量配比的原料制成：
聚砜15-30份、有机溶剂45-75份、有机造孔剂20-40份、纳米级无机材料15-30份。
3. 根据权利要求1所述的含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于：所述的有机溶剂为二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰胺(DMF)，N甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)的其中一种或两种及两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于：所述的有机造孔剂为聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、乙二醇二甲醚（DMPE）、聚乙烯醇（PVA）的其中一种或两种及两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的含纳米材料的聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于：所述的纳米级无机材料为纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化硅、纳米氧化钙的其中一种或两种及两种以上的混合物。
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