[发明专利]一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用

说明书

本发明公开一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用，其中，所述方法包括步骤：将基膜上表面浸泡在聚酰胺‑胺树状大分子与间苯二胺混合的水溶液中，2‑5min后取出所述基膜并用滤纸将所述基膜表面的溶液吸干；将所述基膜的上表面继续浸泡在均苯三氯溶液中，1‑3min后将溶液倒掉，得到高性能正渗透膜。本发明制备的高性能正渗透膜中，PAMAM能够增加聚酰胺层的相对自由体积和亲水性，从而提高了正渗透膜的水通量；同时聚酰胺层中PAMAM上游离的胺基能够吸附重金属离子，增加膜的正电荷性从而增强对水中重金属离子的排斥作用，对正渗透膜去除水中重金属离子具有促进作用。

技术领域

本发明涉及渗透膜领域，尤其涉及一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用。

背景技术

近年来淡水资源受到严重污染，如水体富营养化、有机物和重金属污染等，人们的健康受到严重威胁。而重金属污染物不能生物降解，并且可通过食物链进入人体内，损害人体的中枢神经系统和器官。因此，有许多技术已经应用于去除水中重金属离子，如化学沉淀、浮选、离子交换、吸附、膜过滤等。然而，上述每一项技术都存在某些缺陷。化学沉淀和浮选的成本通常很高，而处理这些过程产生的额外污泥则需要额外的成本。离子交换是非选择性的，并且对溶液的pH高度敏感、再生速度慢。纳滤膜的污染倾向较高，从而降低了生产效率，增加了操作成本。此外，在水处理过程中，重金属离子的去除率不足，导致进一步净化的成本增加。

近来正渗透技术在污水处理方面具有光明前景，相比其他传统的技术，正渗透技术不需外加压力，水分子在高渗透压差的条件下自发的从原料液(低渗透压)透过正渗透膜流向汲取液(高渗透压)，实现污染物的去除。因此，正渗透有以下优势，(1)截留率高，(2)能量消耗相对较低，(3)膜污染倾向低，(4)水恢复率高。因此，正渗透技术在重金属废水的处理方面可以发挥重要的作用。

通常用界面聚合的方法制备薄膜复合膜(简称“复合膜”)的纳滤、反渗透和正渗透膜的活性选择层。间苯二胺(MPD)与均苯三甲酰氯(TMC)通过界面聚合反应制备传统复合正渗透膜的芳香聚酰胺(PA)选择层，然而PA选择层由于不够亲水、粗糙的微观形貌、致密结构和荷负电基团等因素都导致其水通量较低和易发生膜污染。因此，传统复合正渗透膜的水通量低和抗污性差，需要对PA选择层进行改性，而PA选择层改性常采用两种策略：一种是在水相或有机相中添加纳米粒子、功能化单体和金属有机框架通过界面聚合反应改善PA选择层的物理化学性质，提高了正渗透膜的脱盐、耐氯和防污性能，如添加沸石、碳纳米管、氧化石墨烯、牛白蛋白、三(2-氨基乙基)胺和金属有机框架等，然而，正渗透膜的选择层结合纳米材料可能会对膜的选择性造成不良影响；另一种是在PA层表面进行二次界面聚合或接枝反应，使膜的亲水性、电荷性和表面粗糙度等发生显著变化，改善膜的分离、抗污和抗菌性能。如，表面接枝亲水性的聚乙二醇、聚乙烯亚胺、乙二胺、聚酰胺-胺树状大分子和2-[(2-氨基乙基)氨基]乙烷磺酸钠盐等。然而，这种改性方法使PA选择层厚度增加，导致水透过膜的阻力增加，从而抑制了水通量的提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用，旨在解决传统以芳香族聚酰胺为皮层的正渗透膜水通量较低以及处理重金属废水的效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高性能正渗透膜的制备方法，其中，包括步骤：

A、将基膜上表面浸泡在聚酰胺-胺树状大分子与间苯二胺混合的水溶液中，2-5min后取出所述基膜并用滤纸将所述基膜表面的溶液吸干；

B、将步骤A所得基膜的上表面继续浸泡在均苯三氯溶液中，1-3min后将溶液倒掉，得到高性能正渗透膜。

所述的高性能正渗透膜的制备方法，其中，所述基膜材料为聚偏氟乙烯或聚砜。