[发明专利]一种复合膜及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种复合膜及其制备方法和用途，所述复合膜包括中空纤维多孔支撑层和致密分离层，所述致密分离层附着在所述中空纤维多孔支撑层的外表面；所述中空纤维多孔支撑层为聚合物基中空纤维超滤膜，所述的致密分离层由纳米纤维素与交联剂形成的交联化合物组成。本发明提供的复合膜可以在保持较高渗透通量的同时，提高对小分子有机物的截留性能，并且寿命长，制备方法简单易行，容易工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，特别是涉及一种复合膜及其制备方法和用途。

背景技术

饮用水安全对人类的生命健康至关重要。但是随着环境污染问题的日益严峻，在自然水体甚至城市管网中，以小分子有机物等为代表的新型污染物陆续被检测出，严重地威胁着人类的生命健康。

传统的絮凝沉淀等处理手段，并不能实现对水体中小分子有机物类新型污染物的有效去除。膜分离技术具有分离效率高、操作简便、能耗低等优点，已经成为当今分离科学和饮用水处理领域最重要的手段之一。

超滤分离技术已经广泛地应用于饮用水的处理过程中。中国专利CN103638831公开了一种用于饮用水处理的聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜的制备方法。该方法以聚偏氟乙烯和聚芳硫醚砜为主体材料，四甘醇和N-甲基吡咯烷酮为稀释剂，聚乙烯吡咯烷酮为添加剂，通过相转化法得到用于饮用水处理的中空纤维超滤膜。该方法公布的中空纤维超滤膜具有较高的耐热性和化学稳定性，对大分子有机物截留率高、性能稳定，但是由于超滤膜材料本身分离孔径较大，无法实现对饮用水中小分子有机物的有效去除。

纳滤和反渗透分离技术以其对小分子物质较高的截留性能，逐渐地应用于饮用水处理过程中。中国专利CN108097062公开了一种用于水体过滤净化的中空纤维复合纳滤膜及其制备方法。该方法使用羧甲基纤维素和超支化聚乙烯亚胺对聚四氟乙烯超滤基膜的亲水化改性，随后通过聚乙烯亚胺与均苯四甲酰氯的界面聚合反应，在上述亲水化基膜表面构筑功能层，得到中空纤维复合纳滤膜。该方法公布的中空纤维复合纳滤膜功能层与基层不易分离，对有机小分子和离子截留较高，性能稳定。中国专利CN106621855公开了一种反渗透复合膜制备方法及反渗透复合膜。该方法通过多元胺和芳香多元酰氯在碱处理后的聚丙烯腈支撑膜表面的界面聚合反应，制备得到以聚酰胺为功能层的复合反渗透膜。该方法公布的复合反渗透膜具有良好的亲水性以及有所提升的水通量和脱盐率。由于聚酰胺的化学本质所决定的，此类分离膜对饮用水中有害物质起截留分离能力的聚酰胺功能层的耐氧化性较差。特别是用在对饮用水深度处理时，功能层易遭自来水中余氯的氧化破坏，造成分离膜水处理能力的严重下降。

因此，探索新型饮用水处理膜材料及膜制备方法，得到饮用水处理效率高、小分子有机物去除效果好、耐氧化、性能稳定的饮用水处理分离膜具有重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复合膜及其制备方法和用途，用于解决现有技术中饮用水过滤存在的缺乏安全性和高效性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案获得的。

本发明提供一种复合膜，所述复合膜包括中空纤维多孔支撑层和致密分离层，所述致密分离层附着在所述中空纤维多孔支撑层的外表面；所述中空纤维多孔支撑层为聚合物基中空纤维超滤膜，所述的致密分离层由纳米纤维素与交联剂形成的交联化合物组成。

根据上述所述的复合膜，在压力不小于0.3MPa条件下，所述复合膜的水通量不小于30L/m²·h。

根据上述所述的复合膜，在压力不小于0.3MPa条件下，小分子有机物截留率至少为80％。本申请中所述小分子有机物是指分子量在200～1000的有机物，如小分子染料、小分子环境有机微污染物，具体如刚果红、甲基蓝、日落黄、双酚A、氧氟沙星、吲哚美辛、双氯芬酸等。