[发明专利]一种高分子正渗透膜的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，特别涉及一种高分子正渗透膜的制备方法及其应用。

技术背景

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，已经威胁到人类的健康和安全。因此对工业废水进行及时有效地处理，使之达到排放标准或可回收利用，是非常必要的。

膜分离技术是近四十年发展起来的一项新技术，目前已广泛应用于工业废水处理。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同(或称为截留分子量)，可将膜分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)等，其相应的膜分离过程为微滤、超滤、纳滤和反渗透等。膜分离技术相较于其他废水处理技术，具有高效、节能、操作方便、设备简单等优点，在工业废水处理领域有很大的应用前景。但随着水资源短缺和能源匮乏的局势愈演愈烈，节能减排也需要进一步地加强，传统的膜分离技术则存在一些缺点，如较高的驱动压力，能耗高，膜污染倾向大，回收率低等。作为近年来新兴的一种膜分离技术，正渗透具有明显的优势，渗透压差驱动，高效节能，膜污染倾向低，回收率高，在废水处理领域具有极大的潜在应用价值。但是，在国外，对正渗透膜分离技术的研究方兴未艾，但多基于理论研究，工业应用实例很少。在国内，正渗透膜分离技术还处于起步阶段，相关文献报道较少，更无工业应用实例。目前，水通量小、盐截留率低、选择透过性差是限制高分子正渗透膜工业应用的主要因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对正渗透膜分离技术在工业废水处理中的应用，提供一种水通量大、盐截留率高、高选择透过性的高分子正渗透膜的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高分子正渗透膜的制备方法，采用的原材料及其质量分数为：

高分子膜材料：10％～30％

溶剂：40％～85％

致孔剂：1％～15％

改性剂：1％～15％

制备步骤如下：

(1)在配方量的溶剂中加入配方含量的高分子膜材料、致孔剂和改性剂，控制温度在30℃，搅拌至完全溶解，得铸膜液；

(2)将步骤(1)得到的铸膜液进行超声脱泡，然后在30℃的真空干燥箱内进行刮膜、挥发处理；

(3)浸入去离子水中沉浸凝胶成膜，洗涤，真空干燥，即得高分子正渗透膜。

所述高分子膜材料为醋酸纤维素、三醋酸纤维素、聚砜、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚丙烯腈中的一种或几种。

所述溶剂为1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮中的一种或几种。

所述致孔剂为氯化锂、氯化锌、甲酰胺、甲醇、乳酸、磷酸三乙酯中的一种或几种；

所述改性剂为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛或碳纳米管。

所述挥发的时间为30-300s。

上述方法制备的高分子正渗透膜在工业废水处理中的应用。

本发明是将正渗透膜分离技术用于工业废水处理而探索的一种新型高分子正渗透膜的制备方法，并将正渗透膜分离技术应用于工业废水处理中。

正渗透过程是一种以选择性分离膜两侧的渗透压差为驱动力，溶液中的水分子从高水化学势区(原料液侧)通过选择性分离膜向低水化学势区(汲取液侧)传递，而溶质分子或离子被阻挡的膜分离过程。正渗透过程不是以外加压力(如反渗透膜过程)，而是以跨膜渗透压差Δπ为驱动力使水通过分离膜，最终会导致原料液的浓缩和汲取液的稀释，浓缩的原料液可以作为下一次正渗透过程的汲取液循环利用，而稀释的汲取液可以借助化学沉降、冷却沉降、热分解、热挥发等标准方法从汲取液中获取产品纯水，并使汲取液得到浓缩。

正渗透过程在工业废水处理中的应用主要是获取纯水，本发明选用的膜材料是具有亲水性质的高分子材料，从而更容易使水分子透过，因此制备的膜的亲水性强，纯水通量大，同时也提高了盐截留率；本发明还通过改性剂来修饰膜的表面，进一步增强膜亲水性的同时，使膜表面带有电荷，既增加了水通量又提高了盐截留率。

本发明相对于现有技术具有如下优点和效果：