本发明涉及反渗透,具体涉及一种基于疏水性材料的反渗透膜及其制备方法。
背景技术:
1、目前,反渗透技术已普遍应用到海水淡化、污废水处理等范畴。其主要作用是去除水中盐、离子态物质、有机物、胶体、细菌和病毒等。反渗透技术在处理污废水过程中具有效率高、能源消耗低、适用范围广,易与其他处理工艺组合等优点。在反渗过程中ph、水温以及预处理等对脱盐率、回收率有较大影响。反渗透技术的核心是反渗透膜,反渗透膜通常是在水相溶液与油相溶液之间以功能单体多元胺与多元酰氯为原料,以及多孔支撑层为反应场所发生界面聚合,再经过洗涤、热处理后得到。随着反渗透技术地不断成熟,新型膜材料不断涌现,参与聚合反应的功能单体材料、工艺及反渗透复合膜也随之不断涌现。
2、现阶段,关于高性能聚酰胺反渗透膜的研究主要是对聚酰胺层和支撑层的优化。通过提高交联度降低聚酰胺层厚度,优化聚酰胺层的表面形态结构的方式对聚酰胺层进行优化。对于支撑层的优化主要是对其亲疏水性进行改性以及对孔隙率进行调整。
3、相关技术cn112755817a公开的一种具有高性能的复合纳滤膜、其制备方法及应用,采用传统的界面聚合反应先水相后油相进行涂覆,得到高性能复合纳滤膜对二价阴阳离子均表现出优异的截留性能和较高的纯水通量,但是先水相后油相的传统涂覆方式导致支撑层的亲疏水性严重影响了水相单体溶液在其表面的均匀铺展,水相无法进入膜孔,不能在界面聚合过程中形成稳定的水相单体供给,无法形成连续的聚酰胺层,这就成为了疏水材料制约膜性能提高的关键。
4、相关技术cn111974225a公开的一种反渗透膜的制备方法,通过采用水相和油相交换顺序的方式进行反向界面聚合制备反渗透膜,可以不受基材疏水性的限制。但直接涂覆油相易造成油相在基膜表面分布不均匀,同时由于油相对不同基膜浸润能力不同,难以在界面聚合中形成油相单体的稳定供给,油相在基膜表面易形成大液滴,对膜性能有较大影响。
5、因此,在疏水性基膜表面改性后的稳定性是本领域研究人员亟需解决的重要问题,开发一种能够在疏水性基膜表面成功涂覆并稳定改性的方法对于反渗透膜性能的提高和膜技术的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、为此,本发明提供一种基于疏水性材料的反渗透膜及其制备方法,解决疏水基膜界面聚合脱盐层效果差、无脱盐率,难以有效的进行工业应用问题。
2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:基于疏水性材料的反渗透膜,该反渗透膜将疏水性材料作为基膜,所述基膜的背面涂覆油相溶液,所述油相溶液向所述基膜的正面浸润;所述基膜的正面涂覆水相溶液;
3、所述水相溶液中的水相反应单体和所述油相反应溶液中的油相单体,在水相-油相界面处发生界面聚合反应,以在所述基膜表面形成均匀的脱盐层,并得到双面涂覆的反渗透膜。
4、作为基于疏水性材料的反渗透膜优选方案,所述基膜采用的疏水性材料为聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。
5、作为基于疏水性材料的反渗透膜优选方案,所述水相溶液中的水相反应单体为间苯二胺(mpd)、邻苯二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯苯胺、聚苯甲胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺中的至少一种。
6、作为基于疏水性材料的反渗透膜优选方案,所述水相溶液中还添加有水相添加剂,所述水相添加剂包括水相扩散剂和酸吸收剂中的至少一种。
7、所述水相扩散剂为乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基亚砜、己内酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。
8、作为基于疏水性材料的反渗透膜优选方案,所述水相溶液中还添加有酸吸收剂,所述酸吸收剂为氢氧化钠、碳酸钠、三乙胺及三乙胺盐中的至少一种。
9、作为基于疏水性材料的反渗透膜优选方案,所述油相溶液中的油相反应单体为均苯三甲酰氯(tmc),所述油相溶液中的溶剂为isopar g、乙基环己烷、正己烷,碳原子数为6~12直链烷烃或甲苯中的至少一种。
10、本发明还提供一种基于疏水性材料的反渗透膜制备方法,包括以下步骤:
11、s1、在干燥的疏水性材料基膜背面涂覆含有油相反应单体的油相溶液,停留第一指定时长后,使油相溶液均匀的浸润到所述基膜正面,然后采用胶辊去除所述基膜表面多余的油相溶剂;
12、s2、在所述基膜正面涂覆含有水相反应单体及水相添加剂的水相溶液,反应第二指定时长后,使所述水相溶液与所述油相溶液充分接触并发生界面聚合反应,之后倒掉水相溶液,采用胶辊或风刀去除所述基膜表面多余水滴,得到;
13、s3、将发生界面聚合反应后的所述基膜放入到烘箱中烘干,得到双面涂覆的界面聚合反渗透膜。
14、作为基于疏水性材料的反渗透膜制备方法优选方案,所述油相反应单体的浓度为0.01%-1%,油相浸润时间为10s-300s。
15、作为基于疏水性材料的反渗透膜制备方法优选方案,所述水相反应单体浓度为0.5%-4%;
16、所述水相添加扩散剂为浓度为0.01%-0.5%;
17、所述水相溶液的ph为8-12,水相浸润时间为10s-120s。
18、作为基于疏水性材料的反渗透膜制备方法优选方案,所述基膜放入到烘箱中烘干时的温度为80℃-130℃,干燥时间60s-300s。
19、本发明的反渗透膜将疏水性材料作为基膜,所述基膜的背面涂覆油相溶液,所述油相溶液向所述基膜的正面浸润;所述基膜的正面涂覆水相溶液;所述水相溶液中的水相反应单体和所述油相反应溶液中的油相单体,在水相-油相界面处发生界面聚合反应,以在所述基膜表面形成均匀的脱盐层,并得到双面涂覆的反渗透膜。本发明通过基膜背侧涂覆油相,油相反应单体在疏水材料表面较长时间的浸润,确保基膜内部被油相浸透,最终在未涂敷的基膜背面形成均匀连续的液膜,避免直接涂敷油相造成液膜过厚或形成大液滴,随后在基膜正面涂敷水相溶液,单体在水相和油相界面处发生界面聚合反应,基膜内部浸润的油相能在界面聚合过程中稳定提供油相单体供给,从而形成均匀的脱盐层,克服疏水基膜无法均匀涂敷油相的缺点,使脱盐层与基膜连接更牢固,表现出优异的截留性能和较高的通量,对于反渗透膜性能的提高和膜技术的发展具有重要意义;一定程度上解决了疏水性基膜在工业应用上的限制,适用于工业化发展应用。
1.基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,该反渗透膜将疏水性材料作为基膜,所述基膜的背面涂覆油相溶液,所述油相溶液向所述基膜的正面浸润;所述基膜的正面涂覆水相溶液;
2.根据权利要求1所述的基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,所述基膜采用的疏水性材料为聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,所述水相溶液中的水相反应单体为间苯二胺、邻苯二胺、哌嗪、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、聚乙烯苯胺、聚苯甲胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,所述水相溶液中还添加有水相扩散剂,所述水相扩散剂为乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、二甲基亚砜、己内酰胺、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,所述水相溶液中还添加有酸吸收剂,所述酸吸收剂为氢氧化钠、碳酸钠、三乙胺及三乙胺盐中的至少一种。
6. 根据权利要求1所述的基于疏水性材料的反渗透膜,其特征在于,所述油相溶液中的油相反应单体为均苯三甲酰氯,所述油相溶液中的溶剂为isopar g、乙基环己烷、正己烷,碳原子数为6~12直链烷烃或甲苯中的至少一种。
7.如权利要求1至6任一项所述的基于疏水性材料的反渗透膜制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的基于疏水性材料的反渗透膜制备方法,其特征在于,所述油相反应单体的浓度为0.01%-1%,油相浸润时间为10s-300s。
9.根据权利要求7所述的基于疏水性材料的反渗透膜制备方法,其特征在于,所述水相反应单体浓度为0.5%-4%;
10.根据权利要求7所述的基于疏水性材料的反渗透膜制备方法,其特征在于,所述基膜放入到烘箱中烘干时的温度为80℃-130℃,干燥时间60s-300s。