[发明专利]高亲水性复合反渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理膜分离技术领域，特别涉及一种高亲水性复合反渗透膜及其制 备方法。

背景技术

反渗透膜过滤技术由于具有低能耗，高效率，易操作等优点，广泛应用于海水和苦 咸水的淡化，纯水制备，废水处理，食品工业的分离浓缩等，一直是国内外膜领域研究的热 点。但是由于膜的亲水性能差，导致污染物质在膜表面和膜孔内的吸附沉积造成膜孔径变 小和堵塞，浓差极化现象和凝胶层的形成等因素引起的膜污染，造成膜通量的衰减和分离 效率的降低，严重限制了反渗透膜分离技术的推广及应用，提高膜材料的亲水性能，以提高 膜的抗污染能力，成为膜分离领域急需解决的问题。亲水改性是目前在反渗透膜改性中应 用较广泛的，改性方法包括基体改性和表面改性，两种改性方法均得到了广泛应用。基体改 性方法，可以将一种或一种以上的亲水性材料加入到铸膜液中，制备亲水性能更加优良的 高分子多孔支撑层，以实现改善反渗透膜亲水性能的目的。

制备高分子多孔支撑层的高分子材料种类繁多，但实际应用中发现一些高分子材 料的憎水性强，膜通量不够理想，在反渗透膜的应用中对其通量性能造成一定影响。因此， 可以通过改进高分子多孔支撑层的制备技术，如在制膜材料中加入具有亲水性的无机纳米 颗粒，试图改善高分子多孔支撑层的亲水性能。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，含有丰 富的羟基、羧基、羰基等含氧官能基团，具有优良的亲水性能、化学稳定性和力学性能，也具 有一定的抗菌性能。选用氧化石墨烯作为改性剂，加入到铸膜液中制备的一种氧化石墨烯 改性高分子多孔支撑层，由于氧化石墨烯的加入，改变了高分子多孔支撑层的内部孔结构， 降低了膜的接触角，提高了亲水性能和抗污染性能。通过高分子多孔支撑层亲水性能的提 高，以改善反渗透膜的亲水性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有复合反渗透膜的亲水性能差的问题，对反渗透膜中高分 子多孔支撑层进行亲水改性，提供一种高亲水性复合反渗透膜及其制备方法，可以很好的 解决该问题。

本发明一种高亲水性复合反渗透膜，包括无纺布、高分子多孔支撑层和聚酰胺脱 盐层，其特点是，以氧化石墨烯为改性剂，添加到高分子多孔支撑层中，制备改性高分子多 孔支撑层，然后将改性高分子多孔支撑层依次接触含有多元胺的水相溶液和含有多元酰氯 的油相溶液，制备聚酰胺脱盐层。

所述一种高亲水性复合反渗透膜的制备方法包括以下步骤：

(1)高分子多孔支撑层的制备：将氧化石墨烯用超声波分散于极性有机溶剂中，形成均 匀稳定的分散溶液，然后向分散溶液中加入高分子材料和添加剂，在60-80℃条件下，溶解 搅拌，静置脱泡，形成均匀稳定的铸膜液，铸膜液经刮刀在无纺布上形成液态初生膜，经纯 水凝胶浴，发生相转化生成固态膜，随后将固态膜依次经过不同水温的清洗槽清洗，最后收 卷得到制备反渗透膜的高分子多孔支撑层。

(2)聚酰胺脱盐层的制备：将制得的高分子多孔支撑层与含有至少一种具有反应 性的多元胺的水相溶液接触5-30S，用风刀吹扫表面除去多余的水相溶液，然后与含有至少 一种具有反应性的多元酰氯的油相溶液接触5-30S，取出，晾至表面多余的油相溶液挥发 完，形成聚酰胺脱盐层。

上述极性有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和N-甲 基吡咯烷酮中的至少一种；所述高分子材料为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、 聚丙烯腈和磺化聚醚砜中的至少一种；所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、乙二醇甲 醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇甲醚和二乙二醇二甲醚中的至少一种。

上述氧化石墨烯的含量为0.01%-5%，所述高分子材料的含量为10%-25%，所述添加 剂的含量为5%-15%，所述极性有机溶剂的含量为55%-84.99%，以上所述氧化石墨烯，高分子 材料，添加剂和极性有机溶剂的总重量以100%计。

上述超声波分散时间为1-4h，搅拌溶解时间为5-8h，静置脱泡时间为12-24h。

上述纯水凝胶浴的温度为5-25℃，清洗槽为2-3个，水温范围为10-75℃。

上述多元胺为邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺和1，3，5-三胺基苯中的至少一种；多 元酰氯为均苯三甲酰氯，间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯和联苯二甲酰氯中的 至少一种。