[发明专利]一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高活性复合正渗透膜的制备方法，包括以下步骤：(1)制备氧化石墨烯：将石墨、NaNO₃加入装有浓H₂SO₄置于冰水浴中的三口烧瓶中，混合均匀加入KMnO₄；再加入去离子水，最后加入H₂O₂。用HCl酸洗，再用去离子水洗涤。超声、冷冻干燥得到氧化石墨烯。(2)制备膜支撑层：将氧化石墨烯、聚砜加入N‑甲基吡咯烷酮中搅拌均匀、脱泡；涂膜，干燥冷却，得到氧化石墨烯‑聚砜膜支撑层。(3)制备复合膜：将MPD和PVA加入去离子水中，搅拌均匀；将氧化石墨烯‑聚砜膜支撑层材料浸泡在溶液中，取出干燥；将TMC加入正己烷中，搅拌均匀，将支撑层浸泡在溶液中，取出干燥后，得到高活性位点的复合正渗透膜。

技术领域

本发明涉及一种高活性位点复合正渗透膜的制备方法，属于膜制备技术领域。

背景技术

水是人类生活中一种不可或缺的自然资源，全国城市每年缺水60亿立方米，排出的污水数量也不断增多，因此，水的循环可利用具有重要的意义。目前较为成熟的水处理技术有反渗透、纳滤、蒸馏等。由于反渗透、纳滤、蒸馏存在较差的抗污染能力、浓缩结垢等问题，使得该技术的发展受到限制。而正渗透技术刚好弥补了上述技术在水处理中的不足，因而在水处理领域运用潜力非常大。

反渗透(Reverse Osmosis，RO)在净水与污水处理行业广泛使用，发挥着重要作用，尤其在海水淡化、咸水脱盐、污/废水深度处置等领域，一定程度上减缓了水资源短缺问题。但是，RO过程要额外增添外部压力，能量消耗较大，而且水的回收率在RO过程中并不理想，如海水淡化中大约只有35％～60％的水可以回收利用，会生成许多难以处理的浓盐水。因此，人们一直希望找到一种新的脱盐技术可以解决此过程中能耗大、水回收率低的问题。近年来，正渗透(Forward Osmosis，FO)技术逐渐受到人们的关注。正、反渗透过程的区别在于FO的推动力为液体间的渗透压，无需额外加压，成本降低，水回收率能超过70％。另外，因为无需加压，正渗透膜污染程度低，可以长期运转而不需冲洗，且其长期积累的污泥层也方便洗刷。合适的FO膜应满足如下前提：有密度高的皮层，溶质截留率较高；膜的皮层易溶于水，水通量高，抵抗污染的能力较强；支撑层应较薄，孔隙率高，可使内部浓差极化降低；膜抗压强度高；可以承受一定酸、碱、盐的腐蚀，能在各种不同成分的溶液下稳定运行。FO膜是FO技术的重要组成部分，其材质的不同大大影响了浓差极化和膜污染程度。

到目前为止，正渗透膜的制备可以分为三类：(1)相转化法制备的纤维素类膜。大多数的非对称醋酸纤维素膜的制备方法均是通过溶质-非溶质的相转化法，利用醋酸纤维素作为膜材料制备而成。(2)界面聚合法制备的薄膜复合膜。薄膜复合膜的制备方法是先通过相转化法制备多孔基膜，再在多孔基膜的界面上运用界面聚合法聚合形成一层活性层超薄的复合膜，最常用的界面聚合复合膜是聚酰胺薄膜(TFC)复合膜。膜性能都不是很好。(3)化学改性膜。研究人员也试图尝试对已有的功能性膜材料进行改性制备正渗透膜。当前正渗透膜的制备方法还是采用以往制备压力驱动膜的传统技术，新型的高性能正渗透膜的制备方法在一定程度上还或多或少存在一些不足，发展仍处在起步阶段。

公开号为CN107961682A的专利中公开了一种矿化改性薄层复合正渗透膜的制备方法，该方法相比传统的醋酸纤维素正渗透膜在渗透性能和选择性上都得到了很大的提高，但存在水通量小、盐截留率低和污染趋势大等缺点。

公开号为CN108355497A的专利中公开了一种高性能正渗透膜及其制备方法、应用，该方法只对含有重金属离子的污水有较好的去除效果，对污水净化、盐水脱盐等溶质的截留率低、水通量低。

本发明是用一种高活性位点的薄层复合正渗透膜来处理污水，只需要通过界面聚合就可以得到具有高透水位点的膜，方法简单易控制，得到的复合膜比传统的聚酰胺膜更薄，具有出色的水盐传输性能。

发明内容