[发明专利]一种复合正渗透膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体地，涉及一种以静电纺丝纳米纤维为基膜的复合正渗透膜及其制备方法。

背景技术

正渗透是一种新型的膜分离处理技术，分为活性层面向原料液正向渗透(FO)和活性层面向汲取液的压力阻尼渗透(PRO)两种运行模式。不需要外加的压力，依靠膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程。近几年来正渗透膜分离技术吸引了很多研究者的目光。与超滤、反渗透技术相比，它从过程本质上具有许多独特的优点，如低能耗、膜污染轻、分离效果好。由于这些特点，使得它在污水回用中广阔的应用前景，如海水淡化、生活污水回用、钻井废水处理、污泥脱水、厌氧消化液浓缩、石油和天然气生产废水回用等。

常用的正渗透膜结构为在较厚的支撑层(一般为相转化法制备的超滤膜或纳滤膜)上，用界面聚合的方法形成一层聚酰胺致密层，但是支撑层的结构往往流道曲折、致密，并且有许多死端孔的存在，从而导致了严重的“内部浓差极化”(ICP)现象。静电纺丝制备的纳米复合膜的基膜为纳米纤维构成，流道孔隙率高，且多为相互贯通孔，使得透过正渗透膜的滤过液可以得到迅速转移，有效地降低了膜内部的浓差极化，降低了传质阻力，使得膜的渗透性能得到很大的提升。该结构的复合膜可以大大降低ICP现象，并且对NaCl有较好的截留效果。相比现有的正渗透膜，其通量可以提高3.5倍，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内浓差极化小，截留率高，盐返混通量低，还可承受较高的操作压力，水通量高的正渗透膜及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜，其特征在于，包括：无纺布支撑层、聚砜纳米纤维基膜层和聚酰胺脱盐层，所述的聚砜纳米纤维基膜层由所述的无纺布支撑层承载，所述的聚酰胺脱盐层通过在所述的聚砜纳米纤维基膜层上进行界面聚合而形成于所述的聚砜纳米纤维基膜层之上。

本发明还提供了上述的静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：铸膜液制备：将聚砜加入溶剂中，在温度25～60℃条件下进行溶解搅拌8-24h，形成铸膜液；

步骤2：对铸膜液进行脱泡：脱泡温度25～60℃；

步骤3：将铸膜液装入注射器中，采用平口针头进行静电纺丝，收集器上设有无纺布以承载复合纳米纤维，纺丝电压为20～30KV，注射器到收集器的距离为10～16cm，得到无纺布支撑层以及由所述的无纺布支撑层承载的聚砜纳米纤维基膜层；

步骤4：将间苯二胺溶解于水中，制备成为质量分数为2-3.4％的间苯二胺溶液，将均苯三甲酰氯溶解于有机溶剂中，配置成质量分数为0.1-0.15％的均苯三甲酰氯溶液；

步骤5：将聚砜纳米纤维基膜层浸泡在所述的间苯二胺溶液中2-5分钟，取出后氮吹晾干，而后浸入所述的均苯三甲酰氯溶液中1-2分钟，而后热处理，在所述的聚砜纳米纤维基膜层之上形成聚酰胺脱盐层，得到静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜。

优选地，所述的静电纺丝纳米纤维复合正渗透膜在汲取液为pH值7.5的2molNaCl溶液的条件下，水通量大于30L·m^-2·h^-1，盐返混小于2.5*10^-3g/m²·h。

优选地，所述的步骤1中的铸膜液的重量浓度为15-25wt.％。

优选地，所述的步骤1中的溶剂为N-N-二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮和N-N二甲基乙酰胺中的一种或几种。

优选地，所述的步骤4中的有机溶剂为正己烷和/或Isopar-G。

优选地，所述的步骤5中的热处理温度为70-95℃，热处理时间为8-15分钟。

优选地，所述的平口针头的内径为0.5-1.0mm。

优选地，所述的步骤3中，所述的收集器为收集辊，收集辊为圆柱形，收集辊的滚轴转速300-600转/s，在静电纺丝的同时，所述的平口针头沿收集辊的滚轴方向水平往复移动，移动速率为0.5-1.2cm/s。

优选地，所述的步骤3中静电纺丝的相对湿度20％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的复合正渗透膜不仅截留率高，盐返混通量低，且水通量显著提高。

附图说明

图1为实施例1、2所得复合纳米纤维基膜层表面SEM照片及FO膜表面SEM照片。

图a1、a2为实施例1的产品，图b1、b2为实施例2的产品。

具体实施方式