[发明专利]一种正渗透膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种正渗透膜及其制备方法。主要解决了现有的正渗透膜不能同时具备高水通量和高盐截留率的问题。所述正渗透膜，包括无纺布支撑层、醋酸纤维素多孔底层、凝胶致密分离层，所述醋酸纤维素多孔层位于无纺布支撑层、凝胶致密分离层之间；所述凝胶致密分离层由2个以上多于一个功能团的线型高分子和交联剂，在催化剂的作用下通过交联反应生成。本发明的正渗透膜在维持凝胶层的高盐截流的条件下，结合了相转化法制备的含有大量亲水基团的醋酸纤维素多孔底层，保证了高水通量和高盐截留率。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种正渗透膜及其制备方法。

背景技术

FO（Forward Osmosis）技术是一种化学位差或者渗透压引导的渗透驱动膜过程，具有低能耗、低污染、高回收等特点，急救水袋、航空航天、食品浓缩、制药、绿色能源、植物保护箱、海水淡化、硬水软化、工业废水等领域有着现实或潜在的应用前景。

现有的构建有机正渗透膜分离层的主要方法包含界面聚合法和相转化法。基于界面聚合制备的具有聚芳香酰胺分离层的正渗透膜，虽然有高的盐阻隔性能，但是由于使用了聚砜，聚偏氟乙烯等疏水的底层，其通量很低相，而转化法制备的醋酸纤维素基的正渗透膜，虽然有较高的通量，但是其盐阻隔性能太差；而通过交联法制备的膜具有很高的盐阻隔性能，但其也有很强的隔水性能，因此需要寻找合适的方法制备膜，以满足实际应用的需要。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种正渗透膜及其制备方法，主要解决了现有的正渗透膜不能同时具备高水通量和高盐截留率的问题，本发明的正渗透膜在维持凝胶层的高盐截流的条件下，结合了相转化法制备的含有大量亲水基团的醋酸纤维素多孔底层，保证了高水通量和高盐截留率，同时还具有高机械强度，耐溶剂性，抗污染性，可以用于急救水袋、航空航天、食品浓缩、制药、绿色能源、植物保护箱、海水淡化、硬水软化、工业废水等领域。

本发明所采用的技术方案是：一种正渗透膜，包括无纺布支撑层、醋酸纤维素多孔底层、凝胶致密分离层，所述醋酸纤维素多孔层位于无纺布支撑层、凝胶致密分离层之间；所述醋酸纤维素多孔底层为醋酸纤维素、二醋酸纤维素、三醋酸纤维素中任意一种或两种质量比为1:1～1:4的混合物；所述无纺布支撑层为由聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚醚砜等纤维制得；所述凝胶致密分离层由2个以上多于一个功能团的线型高分子和交联剂，在催化剂的作用下通过交联反应生成；所述多于一个功能团的线型高分子为带有氨基或巯基的化合物中任意一种或两种质量比为1:1～1:4的混合物；所述交联剂为戊二醛；所述催化剂为盐酸或者氢氧化钠；所述多于一个功能团的线型高分子为羧甲基纤维素（CMC），聚乙烯醇（PVA），壳聚糖或其衍生物中任意一种或两种质量比为1:1～1:4的混合物。

该正渗透膜的制备方法包括以下步骤：

步骤（1）：将质量百分比为5-17%的醋酸纤维素加入到由二氧六环、丙酮、甲醇和乳酸组成的铸膜液溶剂中，在40-65℃条件下搅拌充分溶解，将溶解好的液体置于频率为20～100千赫兹、温度为10～50℃超声场中超声0.5～3小时，再静置3小时以上使其完全脱泡，即得制备好的铸膜液，备用；

步骤（2）：将步骤（1）中制备好的铸膜液涂覆在无纺布上，并采用刮刀均匀的刮在无纺布上形成底膜层，将无纺布上的底膜层在空气中静置5-30秒，然后将底膜层放入凝胶浴中经相转化凝胶成具有多孔结构的底层，所述凝胶浴的成分为去离子水，并将膜置于35-90℃水浴中热处理3-20分钟，清洗之后，在50-100℃烘干，即得醋酸纤维素底膜，保存备用；

步骤（3）：将质量百分比为0.5～5﹪的多于一个功能团的线型高分子溶解于纯化水中制得多于一个功能团的线型高分子水溶液；

步骤（4）：将质量百分比为0.05～5﹪的交联剂溶于纯化水中，再加催化剂至质量百分比为0.05～1﹪，配制得交联催化溶液；