[发明专利]一种低能耗的反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低能耗的反渗透膜及其制备方法和应用，该反渗透膜包括聚砜多孔支撑层和形成于支撑层上的聚酰胺脱盐层，所述聚酰胺脱盐层内部掺杂有聚氨酯颗粒。本发明提供的反渗透膜可用于废水处理、海水淡化、纯水制造等领域，在反渗透系统运行中具有较低的能耗。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种低能耗的反渗透膜及其制备方法和应用。

背景技术

芳香族聚酰胺复合反渗透膜是目前应用最广泛的反渗透膜材料，其制备过程中一般采用间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜支撑膜表面进行界面缩聚反应形成聚酰胺脱盐层。该类型反渗透膜已经广泛应用于废水处理、中水回用、纯水制造和海水淡化领域。随着全球能源短缺，化石能源等不可再生资源逐渐耗尽，降低反渗透系统运行能耗成为反渗透技术的主流研究方向。

为了降低反渗透膜的能耗，解决方法通常是提高反渗透膜的通量。高的反渗透膜通量可以在较低运行压力下获得相同质量的产水，减小了反渗透系统的能耗。目前已公开专利主要采用了制备混合基质反渗透膜、在反渗透膜表面改性等方式提高膜的通量，也就是获得低能耗的反渗透膜。其中制备混合基质反渗透膜方面，专利CN105457494B公开一种天然纳米晶体掺杂的混合基质反渗透膜的制备方法，通过在反渗透膜中掺杂纤维素纳米晶体或甲壳素纳米晶体，实现了通量的提升。专利CN108114614A公开了一种ZSM-5沸石纳米颗粒掺杂的混合基质反渗透膜，这种反渗透膜通过将纳米颗粒添加到油相溶液中，制备的反渗透是实现了通量的提升。专利CN102527254A公开了将一种丝胶蛋白添加到水相溶液中，进而通过界面聚合制备高通量反渗透膜方法。在反渗透膜表面改性方面，专利CN102527254A公开一种将制备好的反渗透膜表面进行氧化，使其亲水化后提高反渗透膜通量的方法。

虽然现有技术中已形成一些关于制备高通量的反渗透膜，即降低反渗透膜能耗的技术方案，但这些技术方案在继续提高反渗透膜通量，降低反渗透膜的能耗方面需进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗的反渗透膜及其制备方法,使其能够具有较高的水通量,从而降低降低运行压力,节约能耗。

本发明的又一目的在于提供该反渗透膜的应用，其主要应用于水处理领域。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面提供一种低能耗的反渗透膜，该反渗透膜包括聚砜多孔支撑层和形成于支撑层上的聚酰胺脱盐层，其中聚酰胺脱盐层内部掺杂有聚氨酯颗粒。

本发明的低能耗的反渗透膜，所述聚氨酯颗粒的粒径小于聚酰胺脱盐层的厚度，优选的，所述聚氨酯颗粒的粒径为0.001-0.2μm，更优选为0.01-0.1μm

本发明的低能耗的反渗透膜，所述聚氨酯颗粒为脂肪族或芳香族聚氨酯颗粒，例如脂肪族或芳香族水性聚氨酯分散体，优选为脂肪族水性聚氨酯分散体，该脂肪族水性聚氨酯分散体优选为万华公司的1629、1630A、1630B、1633、1637和1645中的一种或多种。

本发明的低能耗的反渗透膜，一种优选的具体实施方案中，所述多孔支撑层为形成于无纺布上的聚砜支撑膜。所述聚砜支撑膜的制备可采用本领域现有的公知技术进行制得，对此不作特别限定。一种优选地具体实施方式中，制备聚砜支撑膜的配方中可以含有16.0wt％～20.0wt％的聚砜树脂、10.0wt％～15.0wt％的乙二醇单甲醚，这些组分溶解于极性溶剂中得到聚砜铸膜液；之后将过滤脱泡的聚砜铸膜液涂刮在无纺布(例如聚酯无纺布等)上；然后进入水中经相转化成膜，清洗(主要除去溶剂和添加剂等)后得到聚砜支撑膜；所述的极性溶剂优选包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。