CN114345149A - 一种高脱硼聚酰胺反渗透膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高脱盐高脱硼的聚酰胺反渗透膜以及其制备方法。本发明提供的聚酰胺反渗透膜，包括多孔支撑层和形成于多孔支撑层上的聚酰胺脱盐层，所述的聚酰胺脱盐层为均苯三甲酰氯与间苯二胺发生酰胺反应形成。本发明通过在反应过程中再次引入柔性聚异丁烯胺高分子进一步调节膜的微纳结构，调节孔径大小，填补反渗透膜的缺陷，从而进一步增强反渗透膜的脱硼性能。本发明提供的聚酰胺反渗透膜具有良好的脱硼性能。
Description
技术领域
本发明涉及反渗透膜水处理技术领域，尤其涉及一种高脱硼聚酰胺反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透膜作为一种有选择性的半透膜，因其具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点被广泛应用于海水淡化、超纯水制备、废水回用和物质分离浓缩等诸多水处理领域。反渗透膜工艺已成为脱盐生产纯净水的最有希望的技术。
目前，制备反渗透膜材料的种类有很多，如：醋酸纤维素类、芳香族聚酰肼类、芳香族聚酰胺类等。其中，芳香族聚酰胺类复合反渗透膜作为主流商品膜被广泛投入到市场之中。近年来，随着更好的膜技术和能量回收装置的出现使反渗透更加的经济实惠，具有更广泛的应用。但是，虽然反渗透工艺能够有效的去除高达99.8％的离子物质，但在海水脱硼的方面反渗透工艺显得并不是十分有效。正常情况下，海水中的硼浓度为4-5mg/L。过量的硼对生物体有很大的危害，会影响人生殖和发育，也会对植物生长产生危害，降低农作物产量。所以对于水中硼的去除是十分必要的。
在水环境中，硼在PH为酸性和中性的情况下，主要以未解离的硼酸形式存在，由于水和带电物质的表观尺寸较大，反渗透膜在去除带电物质上比不带电物质更好。另外，硼酸的分子径小其孔径小于2.72埃，然而聚酰胺反渗透膜的膜孔由1-3埃的网络孔和具有3.5-4.5埃的聚集孔组合构成，硼酸分子接近膜的网络孔半径且小于聚集孔半径，这使得反渗透膜对硼的去除更为困难，结果是反渗透工艺难以实现超过90％的平均脱硼率。
目前，对于海水脱硼大多数反渗透工艺是通过采取二级过滤的形式来达到降低硼浓度的目的，虽然这些处理工艺能够一定程度上降低硼浓度，但同时也增加了成本，增大了能源消耗。因此，我们需要更好的方法来制备具有高脱盐和高脱硼性能的新海水淡化膜产品。
发明内容
本发明为弥补现有聚酰胺反渗透膜在脱硼性能方面存在的不足，提供了一种具有高脱硼性能的聚酰胺反渗透膜及其制备方法。
为实现发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高脱硼聚酰胺反渗透膜，包括聚砜多孔支撑层以及其表面通过界面聚合形成的聚酰胺脱盐层，其特征在于：所述的聚酰胺脱盐层为聚异丁烯胺互穿到活性聚酰胺层。
本发明通过以下技术方案得以实现：一种高脱硼聚酰胺反渗透膜，包括聚砜多孔支撑层以及其表面通过界面聚合形成的聚酰胺脱盐层，所述的聚酰胺脱盐层为聚异丁烯胺互穿到活性聚酰胺(PA)层，是间苯二胺的水溶液与互溶有聚异丁烯胺的均苯三甲酰氯的有机溶液进行界面聚合形成的。
本发明还提供一种高脱硼聚酰胺反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
将多孔支撑层与水相溶液接触形成水相液层，然后将所述的水相液层与含均苯三甲酰氯的有机相溶液接触进行界面聚合反应，之后进行热处理和漂洗，以在多孔支撑层上形成聚酰胺脱盐层，所述有机相溶液中溶有聚异丁烯胺。
具体的实施步骤如下
(1)水相溶液配置：在纯水中加入间苯二胺和樟脑磺酸，磁力搅拌至完全溶解和均匀，用三乙胺调整水相溶液的Ph为10；
(2)有机相溶液配置：在有机溶剂中依次加入均苯三甲酰氯单体、聚异丁烯胺，搅拌均匀，溶解完全，其中均苯三甲酰氯浓度为0.06-1wt％，优选浓度为0.1wt％，聚异丁烯胺的浓度为0.01-0.1wt％，优选浓度为0.06wt％；
(3)界面聚合反应：将多孔支撑层放于配置好的水相溶液中，待其充分接触5min后，沥干吸附在其表面的水滴后，再放于配置好的有机相溶液中，待其充分30s后得到聚酰胺初生态膜；
(4)热处理：将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min。
本发明通过在反应过程中再次引入柔性聚异丁烯胺高分子进一步调节膜的微纳结构，调节孔径大小，填补反渗透膜的缺陷，从而进一步增强反渗透膜的脱硼性能。本发明提供的聚酰胺反渗透膜具有良好的脱硼性能。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。以下实施例或对比例中所用的原料若未特别说明，均为市售常规原料。
以下对本发明实施例或对比例中用到或可能用到的方法进行说明：
本发明采用的测试条件为：32000PPM的氯化钠水溶液，其中包括5PPM的硼酸，操作压力控制在5.5MPa，操作温度为25℃，调控水溶液PH＝7.5。
比较例1：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后,再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为99.2％，对硼的截留率为75.1％，渗透通量为64.32L/(m2·h)。
实施例1：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后,再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯和0.02wt％聚异丁烯胺有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为99.34％，对硼的截留率为83.24％，渗透通量为59.26L/(m2·h)。
实施例2：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后,再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯和0.04wt％聚异丁烯胺有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为99.45％，对硼的截留率为91.47％，渗透通量为49.26L/(m2·h)。
实施例3：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后,再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯和0.06wt％聚异丁烯胺有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为99.56％，对硼的截留率为94.66％，渗透通量为42.13L/(m2·h)。
实施例4：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后，再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯和0.08wt％聚异丁烯胺有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为99.25％，对硼的截留率为90.41％，渗透通量为34.13L/(m2·h)。
实施例5：
聚酰胺脱盐层的制备：首先将2.0wt％的间苯二胺、4wt％的樟脑磺酸溶解于纯水中，然后用三乙胺将溶液pH调至10得到水相溶液；之后将水相溶液与聚砜多孔支撑层接触5min；沥干吸附在其表面的水滴后,再将其与含0.1wt％的均苯三甲酰氯和0.1wt％聚异丁烯胺有机相溶液(溶剂为美孚公司的isopar G异构烷烃)充分接触反应30s后得到聚酰胺初生态膜；将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min；最后用去离子水对复合膜进行漂洗，即可得到含聚酰胺脱盐层的复合反渗透膜。
得到的反渗透膜的初始脱盐率为98.87％，对硼的截留率为88.64％，渗透通量为25.23L/(m2·h)。
Claims (5)
1.一种高脱硼聚酰胺反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：
将多孔支撑层与水相溶液接触形成水相液层，然后将所述的水相液层与含均苯三甲酰氯的有机相溶液接触进行界面聚合反应，之后进行热处理和漂洗，以在多孔支撑层上形成聚酰胺脱盐层，所述有机相溶液中溶有聚异丁烯胺。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于包括下述步骤：
1)水相溶液配置：在纯水中加入间苯二胺和樟脑磺酸，磁力搅拌至完全溶解和均匀，用三乙胺调整水相溶液的Ph为10；
2)有机相溶液配置：在有机溶剂中依次加入均苯三甲酰氯单体、聚异丁烯胺，搅拌均匀，溶解完全，其中均苯三甲酰氯浓度为0.06-1wt％，优选浓度为0.1wt％，聚异丁烯胺的浓度为0.01-0.1wt％，优选浓度为0.06wt％；
3)界面聚合反应：将多孔支撑层放于配置好的水相溶液中，待其充分接触5min后，沥干吸附在其表面的水滴后，再放于配置好的有机相溶液中，待其充分30s后得到聚酰胺初生态膜；
4)热处理：将制得的聚酰胺初生态膜在80℃的条件下进行热空气烘干，热处理时间为10min。
3.一种高脱硼聚酰胺反渗透膜，包括聚砜多孔支撑层以及其表面通过界面聚合形成的聚酰胺脱盐层，其特征在于：所述的聚酰胺脱盐层为聚异丁烯胺互穿到活性聚酰胺层。
4.如权利要求3所述的高脱硼聚酰胺反渗透膜，其特征在于：所述的聚酰胺脱盐层为聚异丁烯胺互穿到活性聚酰胺层，是间苯二胺的水溶液与互溶有聚异丁烯胺的均苯三甲酰氯的有机溶液进行界面聚合形成的。
5.如权利要求4所述的高脱硼聚酰胺反渗透膜，其特征在于：是以权利要求1或2所述的方法制备而成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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