[发明专利]一种废水脱盐用聚酰胺复合正渗透膜

说明书

本发明提供了一种高通量废水脱盐用聚酰胺正渗透膜，通过设计了具有非对称结构的三明治结构的复合聚酰胺正渗透膜，即在聚砜支承层的两侧分别设计了高通量聚酰胺分离层和高选择性聚酰胺分离层，并继而在界面聚合高选择性聚酰胺膜的聚砜面上进行聚多巴胺改性，在保证原料液中溶质不进入支承层的基础上显著提升了膜的水通量，并对双层聚酰胺分离层的水相和油相单体类型进行了选择以保证膜性能最佳。

技术领域

本申请涉及一种正渗透膜，具体涉及一种废水脱盐用的正渗透膜。

背景技术

2015年8月，世界资源研究所发布了2040年国家水资源压力排名，预计中国将从中等水资源压力国家变为极高水资源压力国家.为应对水资源压力，世界各国不断加强水处理领域的研发力度，各种水处理技术被相继开发，其中再生水回用、海水淡化等技术被广泛采用。

作为水处理领域的重要支撑技术，微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等膜法水处理技术经过长期的发展已有较多的商业化应用，在水处理领域发挥了举足轻重的作用.随着国家经济转型战略的不断推进，“节能减排”、“零排放”等环保要求不断提高，能耗更低、水质更优且回收率更高的水回用技术亟需发展。正渗透技术，作为新型“零排放”技术的关键技术，因其具有能耗低、膜污染小、水回收率高等优点受到国内外学者的广泛关注.

正渗透是指水从较低渗透压一侧通过选择性渗透膜流向较高渗透压一侧的过程。相对于脱盐常用的纳滤、反渗透膜材料而言，正渗透技术能耗低、膜不易污染、易清洗、寿命长，近年来持续受到国内外学者的广泛关注。理想的正渗透膜应当具有较致密的分离层和输送的支承层以减少膜内部浓差极化现象。而发生在支承层内部的内浓差极化会降低膜渗透驱动力。针对该问题，目前普遍采用降低膜厚度的方式以期待最大程度降低浓差极化限定，但是支承层厚度的降低会带来膜强度的降低，分离层厚度的降低会带来选择性的降低。也有学者提出了采用双皮层的对称三明治结构，该方法可以通过阻挡原料液中溶质进入支撑体内从而减轻了膜内浓差极化程度，但是由于其相对于传统的正渗透膜多了一层分离层因此通量并不乐观。

发明内容

针对膜内浓差极化问题，本发明提供了一种正渗透膜，以其特殊的膜层设计以降低浓差极化现象，并最大程度保证膜的通量。

本发明提供了一种高通量废水脱盐用聚酰胺正渗透膜，其特征在于：所述的正渗透膜包括聚砜支承层和位于聚砜支承层两侧的聚酰胺分离层，所述的聚酰胺分离层包括在应用过程中面向原料侧的高通量聚酰胺分离层和面向渗透侧的高选择性聚酰胺分离层。其中，高通量聚酰胺分离层比高选择性聚酰胺分离层具有更高的水通量，而高选择性聚酰胺分离层比高通量聚酰胺分离层具有更高的选择性。优选的，与高选择性聚酰胺分离层贴合的聚砜支承层一侧进行聚多巴胺改性后再界面聚合成高选择性聚酰胺分离层。

优选的，所述的高通量聚酰胺分离层和高选择性聚酰胺分离层时通过界面聚合方法制备。

优选的，所述的高通量聚酰胺膜是通过均苯四甲酰氯和哌嗪界面聚合而成。

优选的，所述的高选择性聚酰胺分离层是通过均苯三甲氯和间苯二胺界面聚合而成。

本发明还提供了一种合成上述废水脱盐用聚酰胺复合正渗透膜的方法，其特征在于包含以下步骤：

（1）将15-20wt%的聚砜溶解在N,N-二甲基乙酰胺中，并添加4-12wt%的聚乙二醇-400，加热搅拌使其完全溶解，室温下静置脱泡24h得到铸膜液，利用刮刀将铸膜液流延到洁净玻璃板上，在空气中静置12h后快速水平放入凝固浴中凝胶1h后取出获得聚砜支承层；

（2）将聚多巴胺（0.01-0.05wt%）溶解在tris-HCl溶液中形成聚多巴胺改性液，聚砜支承层的B侧浸渍在聚多巴胺改性液3-6h以对聚砜支承层B侧进行改性；