[发明专利]一种高通量反渗透膜的制备方法及所得高通量反渗透膜

说明书

本发明提供一种高通量反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一、制作支撑结构；步骤二、在支撑结构上沉积纳米碳酸钙层；步骤三、在沉积有纳米碳酸钙层的支撑结构上界面聚合反应形成含有聚酰胺功能层的反渗透膜。本发明通过在支撑结构表面原位沉积纳米碳酸钙，提高了支撑层表面粗糙度，有利于水相溶液的吸附，同时利用纳米碳酸钙作为格挡层，合理限制了界面聚合反应过程中聚酰胺的生长，减小了聚酰胺在支撑结构孔洞内深度，降低了水传导阻力，提高了反渗透膜的通量。本发明还提供一种高通量反渗透膜，该高通量反渗透膜的水通量为79‑123LMH，其脱盐率为95.74‑99.39％。

技术领域

本发明涉及反渗透膜制备技术领域，具体涉及一种高通量反渗透膜的制备方法及所得高通量反渗透膜。

背景技术

反渗透技术作为一项最重要和有效的水净化技术之一，具有分离效率高、成本较低等优点，已被广泛应用于海水淡化、苦咸水脱盐、中水回用以及超纯水制备等领域。

在反渗透膜的应用过程中，通量和脱盐率作为评价反渗透膜核心性能的两个参数，通量越高，意味着相同条件下净化水的量就越多，能耗就越低。但是传统的反渗透膜制备方法往往通量增加的同时会降低脱盐率，也就降低了水的质量，两者之间通常存在着此长彼消的趋势，因此如何突破反渗透膜的通量和脱盐率的权衡问题(trade-off现象)，制备出高通量同时又维持较高脱盐率的反渗透膜成为当前研究的热点。

目前，商业化最主要的反渗透膜为聚酰胺复合反渗透膜，而聚酰胺复合反渗透主要由无纺布层、聚砜层和聚酰胺功能层组成，其中聚酰胺功能层往往决定反渗透膜的性能。现有技术中：

如专利申请CN111790277A公开的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法，是通过在水相中引入全氟丁基磺酸钾，促进了聚酰胺纳米囊泡的生长，增大了膜的表面粗糙度，进而提高了膜的渗透通量。该技术方案的不足之处在于通过类似水相或油相添加剂制备的反渗透膜通量提升能力有限。

如专利CN109847586A公开的高通量反渗透膜及其制备方法和用途，是将分散有无机硅酸盐纳米材料的聚合物溶液制备出基膜，然后再将基膜侵入多巴胺/ZIF-8悬浮液，得到具有多巴胺/ZIF-8中间纳米层的基膜再进行界面聚合得到高通量反渗透膜。该技术方案的不足之处在于制备方法繁琐，成本较高，工业化生产很难实现。

因此，开发一种能兼顾脱盐率和通量的反渗透膜的制备方法具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种高通量反渗透膜的制备方法，该制备方法所得反渗透膜在维持高脱盐率的基础上，极大地提高了反渗透膜的通量，解决了反渗透膜通量和脱盐率此长彼消的关系，同时该反渗透膜制备方法简单高效，易于工业化生产。具体技术方案如下：

一种高通量反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制作支撑结构；

步骤二、在步骤一所得支撑结构上沉积纳米碳酸钙层；

步骤三、在沉积有纳米碳酸钙层的支撑结构上界面聚合反应形成含有聚酰胺功能层的反渗透膜。

优选的，所述步骤二具体是：将步骤一所得支撑结构浸泡在CaCl₂水溶液一段时间后，将其转移到相同浓度的碳酸盐水溶液中，获得原位沉积有纳米碳酸钙层的支撑结构；其中：CaCl₂水溶液的浓度为0.05-1mol/L，浸泡时间为1-5min；碳酸盐水溶液为K₂CO₃、Na₂CO₃、(NH₄)₂CO₃水溶液中的至少一种。

优选的，所述步骤三的界面聚合反应中：水相溶液为间苯二胺溶液；油相溶液为均苯三甲酰氯溶液。