[发明专利]反渗透膜内界面醇－水体系改性方法

说明书

本发明属于反渗诱复合膜内界面醇—水体系改性方法。

1981年，J.E.Cadotte在U.S.Pat.4,259,183报导的聚酰胺复合膜由芳香二胺和芳香酰氯通过界面缩聚反应在聚砜多孔支撑层表面形成，同时具有高产水率、高截盐率和良好的物理机械性能。人们一般通过控制超薄功能层的物理形态和化学结构控制反渗透复合膜的性能：1991年，S.A.Sundet在U.S.Pat.5,019,264用5-异氰酸苯二甲酰与间苯二胺通过界面缩聚制备高性能复合膜；1996年，M.Hirose在Journal of Membrane Science(121：209)中报导通过在复合液里添加异丙醇控制超薄功能层的粗糙程度以提高复合膜性能；但这些方法均使复合液的配方和工艺复杂化，一些添加成分价格昂贵，来源途径少，不易得到；芳胺和芳香酰氯价格较贵，制备复杂结构的芳胺和芳香酰氯操作也很复杂。

本发明目的是提供一种反渗透复合膜内界面醇—水体系改性方法，通过用醇—水体系处理多孔支撑层和超薄功能层间的内界面以提高反渗透复合膜的性能；本发明方法中复合膜的制备分为多孔支撑层的制备、内界面醇—水体系处理、超薄功能层形成三个阶段。

复合膜中超薄功能层和多孔支撑层间的内界面的性质显著影响复合膜性能。醇—水体系对多孔支撑层致密表皮层的溶胀作用和极性改变作用可以改变复合膜内界面的性质从而改变复合膜的性能：溶胀作用使多孔支撑层致密表皮层的分子链间距离增大，极性增强使膜与水分子的相互作用能力增强，二者共同作用使复合膜的透水量增大；在溶质迁移率变化很小时，这种变化导致复合膜的截盐率增加。

本发明采用以下步骤形成反渗透复合膜：

1).不对称多孔支撑层的制备

铸膜液由13.5％～18％的双酚A聚砜和2％～10％的磷酸三丁酯溶于N，N-二甲基甲酰胺组成，按Loeb-sourirajan法在聚酯无纺布上制备不对称多孔膜；

2).多孔支撑层致密表皮层醇—水体系改性

配制液态体系中醇的体积分数为0.02～0.95的醇—水体系，采用的醇的结构如下：

CH₃(CH₂)_n(OH)   n＝0～3   HO(CH₂)_mOH   m＝2～3

(CH₃)₂CHOH，HOCH₂CH(OH)CH₂OH

醇—水体系的温度为10～100℃，使充分淋洗后的多孔支撑层致密表皮层浸于醇—水体系5分钟～10天，取出后洗净备用；

3).超薄功能层的形成

超薄功能层在处理后的致密表皮层上形成，超薄功能层的复合液的组成分为A液：2％～2.5％间苯二胺水溶液；B液：0.1％～0.25％酰氯的正己烷溶液，其中，二酰氯与三酰氯的比例为2∶3～3∶2；C液：0.1％～0.5％的聚乙烯醇水溶液；将多孔支撑层浸A液3～6分钟，晾干，浸B液0.5～1.5分钟，再浸C液0.5～1.5分钟，最后于95±5℃下后处理5～10分钟；

用本发明方法制备的复合膜性能：截盐率94.5％～99.5％，产水率0.50m³/m².d～0.85m³/m².d；截盐率相对提高率可达17％，产水率相对提高率可达70％以上；

本发明反应条件温和易控，操作简单安全，试剂价廉易得，且毒性小，腐蚀性小，对设备无特殊要求；由于醇的性质温和，对多孔支撑层的物理机械稳定性无明显减弱，同时对复合膜的化学稳定性影响不大；本发明使反渗透复合膜在很简单的配方和工艺条件下即可获得优良的分离性能，所制备的反渗透复合膜性能已达到较高水平。

本发明提供的实施例如下：

实施例1：铸膜液配方为双酚A聚砜15％，磷酸三丁酯5％，多孔支撑层用20℃的甲醇—水体系处理1天，液态体系中甲醇体积分数为0.1；A液为2％间苯二胺水溶液，B液为0.15％酰氯溶液，间苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液为0.1％聚乙烯醇水溶液。浸A液3分钟，浸B液40秒，浸C液1分钟，95±2℃处理10分钟。所得复合膜性能：截盐率＝95.3％，产水率＝0.60m³/m².d。