[发明专利]一种高通量抗污染反渗透复合膜及其制备方法有效
申请号: | 202111522446.7 | 申请日: | 2021-12-13 |
公开(公告)号: | CN114618313B | 公开(公告)日: | 2022-12-16 |
发明(设计)人: | 崔健;张士锋;方晨宇;李俊俊;沈立强;计根良 | 申请(专利权)人: | 宁波水艺膜科技发展有限公司 |
主分类号: | B01D67/00 | 分类号: | B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D61/02;C02F1/44 |
代理公司: | 杭州杭诚专利事务所有限公司 33109 | 代理人: | 尉伟敏 |
地址: | 315336 浙江省宁*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 通量 污染 反渗透 复合 及其 制备 方法 | ||
本发明公开了一种高通量抗污染反渗透复合膜及其制备方法,包括依次设置的反渗透基膜、亲水骨架层及抗污染涂层;制备方法为:(1)将亲水骨架材料的水相分散液倾倒在反渗透基膜表面,使水相分散液均匀浸没膜表面,浸没处理后在反渗透基膜表面得到亲水骨架层;(2)涂覆抗污染涂层:将抗污染改性液倾倒在反渗透基膜上的亲水骨架层表面,静置吸附3~5min后,除去多余的溶液,经热处理后得到所述高通量抗污染反渗透复合膜。本发明在抗污染涂层和反渗透基膜之间构建具有二维或三维孔道结构的亲水骨架层,形成水分子传输通道,从而在保证膜抗污染性能的同时,减少膜渗透通量的损失。
技术领域
本发明涉及水处理膜技术领域,尤其是涉及一种高通量抗污染反渗透复合膜及其制备方法。
背景技术
高性能复合反渗透膜材料是新型高效分离技术的关键材料,具有环保、高效、节能等特征,是解决水资源、能源、环境问题和产业技术升级的战略性新材料,已广泛应用于各个领域。在实际应用过程中,膜的污染会导致膜渗透通量衰减,过滤压力增大及分离效率降低,不仅会增加能耗和操作费用,也会提高膜的使用成本,是制约膜材料和膜技术应用和发展的主要因素之一。因此,着力提升膜材料的抗污染性能一直是学术界和产业界共同聚焦的热点问题。
在复合反渗透膜表面涂敷亲水性涂层材料是提升膜抗污染性能的常规方法之一,因其操作简单,利于规模化制备,被广泛应用于实际生产制造中。例如,在中国专利文献上公开的“一种抗污染反渗透复合膜的制备方法及反渗透复合膜”,其公告号CN108126530A,包括:将多元胺水相溶液和与芳香多元酰氯有机相溶液在聚砜支撑膜表面上接触并发生界面聚合反应形成芳香聚酰胺脱盐层,将配制好的抗污染涂层液涂覆在芳香聚酰胺脱盐层上,热处理后形成抗污染涂层,抗污染涂层液为含有聚丙烯酰胺、醛类的酸性混合溶液。
但涂敷抗污染涂层后,由于涂层材料与聚酰胺分离层间存在相互作用,由此导致的物理吸附、堵孔效应以及抗污染涂层本体的过度致密化等原因不可避免的会增加膜的渗透阻力,造成渗透通量的较大损失,降低膜的基本性能。因此如何在保证膜抗污染性能的同时,减少甚至消除膜渗透通量的损失具有十分重要的意义。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中在反渗透膜上涂敷抗污染涂层后,会造成渗透通量的较大损失,降低膜的基本性能的问题,提供一种高通量抗污染反渗透复合膜及其制备方法,通过在抗污染涂层和反渗透基膜之间构建具有二维或三维孔道结构的亲水骨架层,形成水分子传输通道,从而在保证膜抗污染性能的同时,减少膜渗透通量的损失。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种高通量抗污染反渗透复合膜,包括依次设置的反渗透基膜、亲水骨架层及抗污染涂层;所述的亲水骨架层由具有二维或三维孔道结构的亲水骨架材料的水相分散液构建而成;所述的抗污染涂层由抗污染改性液涂覆而成,所述抗污染改性液的组分包括亲水有机材料和水。
本发明通过亲水骨架材料的水相分散液在反渗透基膜和抗污染涂层之间构建亲水骨架层,亲水骨架材料表面携带有大量亲水性官能团,可以和反渗透基膜表面基团形成氢键,通过物理吸附作用连接到反渗透基膜表面,形成亲水骨架层;亲水骨架材料中的二维或三维的孔道结构可以在抗污染涂层和反渗透基膜间形成高效的水分子传输通道,从而大大减小涂覆抗污染涂层后反渗透复合膜的通量损失。本发明通过亲水骨架层的构建,有效改善了涂层材料与聚酰胺分离层间的物理吸附、堵孔效应以及抗污染涂层本体的过度致密化等问题,在提高复合膜抗污染性能的同时减少了抗污染涂层带来的通量损失,相比于传统抗污染膜,可同步提高反渗透复合膜的通量与抗污染性能。
作为优选,所述的亲水骨架材料选自亲水性多壁碳纳米管、亲水性金属有机骨架、亲水性介孔二氧化硅、亲水性氢键有机骨架、亲水性氧化石墨烯纳米片、亲水性聚倍半硅氧烷中的一种或多种。
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