[发明专利]反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及分离膜领域，公开了一种反渗透膜、该反渗透膜的制备方法以及该反渗透膜在水处理过程中的应用。该反渗透膜包括支撑层和聚酰胺分离层，其中，聚酰胺分离层的一个表面与支撑层贴合，另一个表面经过含环氧基团的铵盐表面改性，使得含环氧基团的铵盐中的环氧基团与聚酰胺发生交联。本发明提供的反渗透膜，通过在聚酰胺膜表面交联有含环氧基团的铵盐，提高了膜的亲水性，使膜表面带有正电荷，提高了膜对阳离子表面活性剂或其他正电荷污染物的抗污染能力；并且，通过含环氧基团的铵盐中的环氧基团与聚酰胺发生交联，增加了反渗透膜分离层的交联密度，进一步提高了膜的截盐率。

技术领域

本发明涉及分离膜领域，具体涉及一种反渗透膜、该反渗透膜的制备方法以及该反渗透膜在水处理过程中的应用。

背景技术

膜分离技术是在20世纪初出现，并在20世纪60年代后迅速崛起的一种分离新技术。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又具有高效、节能、环保、分子级过滤、过滤过程简单、易于控制等特性，因此，被广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

膜分离技术的核心就是分离膜。根据膜孔径的大小可以分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜。其中，反渗透膜又因具有对有机小分子和无机盐离子的良好分离性能、安全、环保、易操作等优点而成为水处理领域的关键技术之一。迄今为止，反渗透膜主要应用于海水及苦咸水淡化、硬水软化、中水回收、工业废水处理以及超纯水制备等领域。目前，市场的主流产品是采取界面聚合的方式，将聚酰胺薄膜复合到微孔支撑底膜表面。通常的工艺过程，在US4277344中有详细介绍。该类反渗透膜产品不仅具有较高的截盐率，还具有透水性良好、耐pH范围宽(2-12)以及操作压力低等优点。然而，膜污染一直是影响膜性能，降低其使用寿命的重要因素。膜污染是指与膜接触的料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理、化学作用或因浓差极化使某些溶质在膜表面的浓度超过其溶解度及机械作用而引起的在膜面或膜孔内吸附、沉积，造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量与分离特性明显下降的不可逆变化现象。污染物质在膜表面和膜孔内的吸附所造成的通量衰减以及膜分离能力的降低，尤其蛋白质吸附是引起膜通量衰减的主要原因。目前解决的方法是防止膜污染和对膜污染进行后处理。相对于后处理，研制和开发具有耐污染性能的反渗透复合膜材料是解决该问题的最根本和最直接的途径。

为了提高聚酰胺复合膜的抗污染能力，国内外做了大量工作，主要集中在表面改性处理和表面涂层。

膜表面改性处理的方法众多，如通过表面活性剂处理增加膜表面的亲水性(Desalination，1998,115:15-32)；美国专利US5028453采用等离子体处理，在膜表面引入亲水基团，从而提高复合膜的抗污染性，目前等离子体处理受限于技术条件及成本而不能实现大规模生产；美国专利US5151183采用氟气对膜表面进行氟化处理来提高膜的抗污染性，同时氟气处理易使膜表面聚酰胺分子链断裂，从而影响了膜的分离性能及使用寿命。

因此，需要一种制备方法简单且具有优异耐污染性的反渗透膜。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有反渗透膜耐污染性差的缺陷，而提供了一种制备方法简单且具有优异耐污染性的反渗透膜及其制备方法和该反渗透膜在水处理过程中的应用。

本发明的发明人经过深入研究发现，一方面，将含环氧基团的铵盐交联到聚酰胺膜表面，提高了膜的亲水性，且使膜表面带有正电荷，提高了膜对阳离子表面活性剂或其他正电荷污染物的抗污染能力；并且，通过所述含环氧基团的铵盐中的环氧基团与聚酰胺发生交联，增加了反渗透膜分离层的交联密度，进一步提高了膜的截盐率，由此完成了本发明。

也即，本发明一方面提供了一种反渗透膜，该反渗透膜包括支撑层和聚酰胺分离层，其中，所述聚酰胺分离层的一个表面与所述支撑层贴合，另一个表面经过含环氧基团的铵盐表面改性，使得所述含环氧基团的铵盐中的环氧基团与聚酰胺发生交联。