[发明专利]一种低压高通量反渗透膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理膜分离技术领域，具体为一种低压高通量反渗透膜及其制造方法。

背景技术

反渗透复合膜是一种节能环保的高分子材料水处理膜，主要应用于饮用水、工业纯水、海水淡化行业和特殊水处理行业；纳滤和反渗透膜因对有机小分子和无机盐离子的卓越的分离性能，以及安全，环境友好，易操作等优点而成为水处理的关键技术之一。其应用包括海水及苦咸淡化，硬水软化，中水回收，工业废水处理，超纯水制备等广泛领域。其中复合膜因其可将膜的截留率，水通量，稳定性等性能优化而成为当前发展最快、应用最多的膜品种，目前市场上超过90％的纳滤和反渗透膜是复合膜。复合膜是指在多孔的支撑底膜上复合一层很薄的、致密的、有特种分离功能的不同材料。与一体化膜比较，复合膜的表面致密层厚度更薄，从而使膜同时具有高的溶质分离率和水的透过速率，及可优化的物理化学结构，可满足各种不同的选择性分离需求。当前广泛用于水处理行业中的复合膜主要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。聚酰胺的化学结构使该类复合膜的耐氯性能很弱，所有商用聚酰胺复合膜对游离氯的容许度几乎为零，从而增加了膜的预处理成本及降低了使用寿命。为了提高聚酰胺复合膜的耐氯性，国内外做了大量工作，主要集中在通过采用不同单体改变聚酰胺的化学结构或通过膜表面的氧化/氯化等后处理手段增加膜的耐化学稳定性，但此类方法往往会损失其它性能如降低截留率或水通量。中国专利95116419.8“界面控制制备耐氯芳香聚酰胺反渗透复合膜的方法”，通过化学物理改性使界面产生交联结构，从而大大提高了聚酰胺反渗透复合膜的耐氯性能。在水通量改善方面，除了广泛地应用各种添加剂外，美国专利US20100062156将纳米颗粒分散到多胺或多元酰氯溶液中，所得复合膜水通量可成倍提高。

最先商业化的反渗透膜是由改性醋酸纤维素制备的，所生产的反渗透膜水通量和脱盐率都比较低，耐氯性能较好，后经工艺优化，脱盐率得到改善，但是水通量始终较低，应用受到很大限制。后来以聚酰胺结构为主的复合反渗透膜得到商业化应用，并以其高通量、高脱盐、低能耗的优势，迅速获得广泛应用，成为使用最多的反渗透膜。现有复合反渗透膜通用的制备方法为两步：第一步在PET无纺布上刮涂一层高分子材料作为多孔支撑层，第二步在支撑层上进行界面缩聚反应生成聚酰胺三维交联结构，形成脱盐功能层(US5160619，US4277344，JP63004803，CN101601975)。现有的复合反渗透膜虽然具有较高的水通量和脱盐率，但是由于特有的三层复合结构，导致其总厚度达到140微米，甚至更厚。不利于反渗透组件进一步节约空间，单位体积内有效膜面积难以提升，是组件设计优化的主要制约因素。

目前好多复合反渗透膜的结构由于是多层，厚度会比一般单层膜厚度大，虽然脱盐性能有所提高，但是长时间使用后由于积累污垢导致水通量变小，使得反渗透效率降低，同时支撑层的改性，用纳米材料掺杂改性聚醚砜溶液，对最终性能的贡献有限；选择别的功能高分子材料如聚芳醚酮，材料昂贵，制造工艺复杂。功能层的改性，通过单纯地在有机相或油相中添加化学成分，要么提高了纯水通量而降低了盐分脱除率，要么提高了盐分脱除率而降低了纯水通量。片面的改进性能。防护层的改性，通过寻找亲水或特殊电荷的材料涂覆在功能层外面。与功能层物理吸附或氢键，初始性能好，在使用过程中易脱落而稳定性差。

发明内容

本发明提供一种低压高通量反渗透膜及其制造方法，在膜材料中掺杂增加亲水性物质可以提高反渗透膜的通水量，通过亲水基团改性，在低压运行条件下，有更高的水通量，在较高的水通量条件下，抗污染性能更高，较高的抗污染性能，保证了较高的使用寿命，将防护层和功能层通过最为稳定的化学链接，而达到很好的防护功能和使用稳定性，可以有效解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低压高通量反渗透膜，所述反渗透膜由下述原料制备而成：聚芳砜、有机溶剂、致孔剂、无纺布、芳香胺、去离子水、芳香酰氯、亚硝酸、聚乙烯醇和水，上述原料的重量份为：聚芳砜20-30份、有机溶剂100-200份、致孔剂5-10份、无纺布10-20份、芳香胺3-15份、去离子水100-200份、芳香酰氯1-10份、亚硝酸4-6份，聚乙烯醇4-6份和纯水100-200份。

一种低压高通量反渗透膜制造方法，包括如下步骤：

1)制备支撑体铸膜液：先按照上述重量份比进行配料；然后将聚芳砜、有机溶剂、致孔剂按上述重量份配置成铸膜液，搅拌均匀，静置12h后超声脱气10-30min，作为支撑体铸膜液；其中铸膜液浓度为10-30％wt；