[发明专利]正渗透有机‑无机复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种正渗透有机－无机复合膜及其制备方法。

背景技术

膜分离过程是一种高效节能的水处理过程，水处理膜是膜法水处理过程的核心，其性能的好坏决定着膜法水处理过程能否大规模应用。正渗透膜分离过程是近些年来发展起来的一种新型膜分离技术，与传统的压力驱动型膜过程相比，正渗透过程不需要外加压力，能耗较少，过程对膜的污染程度较低，过程的回收率较高，环境效应友好。正渗透膜是正渗透过程的核心，其性能的好坏决定着正渗透过程能否得到大规模应用。目前分离膜市场中反渗透膜占膜市场的85%，反渗透膜的制备过程发展较为成熟，商品反渗透膜可以达到很高的通量，而目前对用于正渗透过程中的正渗透膜的研究较少，相关专利WO2006110497A2中，正渗透膜的材料选用醋酸纤维素类，使其应用过程中受到处理溶液pH条件的限制，且其膜通量较低。

正渗透过程中制约膜通量的主要因素是过程中发生在多孔支撑层中的内浓差极化现象，其存在使得正渗透膜通量远低于理论膜通量，因此要提高正渗透膜的通量就要尽可能降低过程中的内浓差极化现象。目前世界上很多研究机构正在对合正渗透膜的制备进行研究探索，但总体上，正渗透有膜的通量提高不是很大。因此开发高通量、高性能的正渗透膜对正渗透过程具有重要的意义。

由于水处理膜应用在水体环境中，时间久了水体中的微生物易附着在膜的表面，对膜孔造成破坏，从而改变了膜本来的性能。因此，制备具有高抗菌性能的水处理膜对于膜在水处理过程中的应用也具有重要的意义。尤其是对于新发展起来的在多种领域都具有广泛应用潜力的正渗透膜，其相比于传统的压力驱动型膜，在应用过程中膜的两侧均与溶液相接触，从而增加了膜受微生物污染的倾向，因此抗菌膜对于正渗透过程也是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正渗透有机－无机复合膜及其制备方法，该正渗透有机－无机复合膜不仅显著提高了膜的渗透通量，保留了高的截留率，而且抗菌性能也显著增加。

本发明的第一方面提供一种正渗透有机－无机复合膜，所述有机－无机复合膜包括至少一个底膜层，并且所述底膜层包含聚合物以及分散于所述底膜层中的纳米粒子，并且所述的正渗透有机－无机复合膜的水通量大于12L·m^-2·h^-1。

在另一优选例中，所述正渗透有机－无机复合膜具有选自下组的一个或多个性能：

(i)水透过正渗透有机－无机复合膜的水通量为18-25L·m^-2·h^-1；

(ii)正渗透有机－无机复合膜表面的抗菌率大于90%；

(iii)原料液侧盐溶液透过膜的百分比大于99%。

在另一优选例中，其特征在于，在所述底膜层中，纳米粒子的含量为0.05－5wt%,按底膜层的总重量计。

在另一优选例中，在所述底膜层中，纳米粒子的含量为0.1－3wt%,优选为0.1－2wt%。按底膜层的总重量计。

在另一优选例中，在所述底膜层中，所述聚合物和纳米粒子的质量比为10-22：0.04-20，较佳地为10-18：0.1-2。

在另一优选例中，所述的正渗透有机－无机复合膜还包括用于支撑底膜层的支撑层和/或位于底膜层之上的活性层。

在另一优选例中，所述的活性层通过界面聚合反应与底膜层复合。

在另一优选例中，所述的支撑层选自下组：无纺布、聚酯筛网、牛皮纸、或其组合。

在另一优选例中，所述纳米粒子选自下组：TiO₂纳米粒子、金属纳米粒子、载有金属离子的沸石分子筛、NaA型沸石分子筛、或其组合。

在另一优选例中，所述金属纳米粒子选自下组：银纳米粒子、铜纳米粒子、锌纳米粒子、铁纳米粒子、或其组合。

在另一优选例中，所述金属离子包括：银离子、铁离子、锌离子、铜离子。

在另一优选例中，所述纳米粒子选自下组：银纳米粒子、载有金属离子的沸石分子筛、或其组合。

在另一优选例中，所述纳米粒子为银纳米粒子、载有铁离子的沸石分子筛、载有锌离子的沸石分子筛。

在另一优选例中，所述的纳米粒子为多孔材料。

在另一优选例中，所述纳米粒子的粒径(平均粒径)为0.1－4μm，较佳地，为0.5－2μm。

在另一优选例中，所述底膜层含有选自以下(a)或(b)组的聚合物或基本上由选自以下(a)或(b)组的聚合物构成：