一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜及其制备方法转让专利
申请号 : CN202210011008.2
文献号 : CN114053887B
文献日 : 2022-04-05
发明人 : 徐建军 , 姬志福 , 武亚峰 , 胡光洲
申请人 : 江苏安普林新材料研究院有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:将基础支撑膜置于水相溶液中浸渍1 2分钟,除去多余水相溶液;转移至油相溶~
液中界面聚合2 3分钟;置于正己烷提取液中活化;干燥,得到聚酰胺反渗透膜;
~
步骤2:将聚酰胺反渗透膜置于壳聚糖混合溶液中浸渍;转移至次氯酸钠溶液中浸渍,置于硫酸氢钠溶液浸渍;热水洗涤,得到复合反渗透膜;
其中,所述水相溶液的制备方法为:将间苯二胺、十二烷基苯磺酸钠、二氯亚砜、甘油、去离子水混合成混合溶液,使用樟脑磺酸溶液、氢氧化钠溶液调节pH=7.2 8.0,得到水相溶~
液;所述油相溶液的制备方法为:将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为20~
25wt%的油相溶液;
其中,所述正己烷提取液的制备方法为:将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入亚油酸,设置温度为25 30℃反应2 4小时;离心分离,得到正己烷提取液。
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2.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:步骤1中,正己烷提取液活化时间为1 3分钟;干燥温度为75 82℃,干燥时间为5 8分~ ~ ~
钟。
3.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:所述水相溶液的原料包括以下组分:按重量计,间苯二胺4 6份、0.08 0.12份十二烷~ ~
基苯磺酸钠、8 12份二氯亚砜、5 8份甘油、180 240份去离子水。
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4.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:所述亚油酸占正己烷的1 3v/v%。
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5.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:步骤2中,所述壳聚糖混合溶液为0.8 1g/L的壳聚糖水溶液,同时,其中包括0.8~ ~
1.1wt%的过硫酸钾;浸渍时间为30 40分钟。
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6.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:步骤2中,所述次氯酸钠溶液的浓度为0.8 1g/L;浸渍时间为30 40分钟;热水的温度~ ~
为70 80℃。
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7.根据权利要求1所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备方法,其特征在于:步骤1中,所述基础支撑膜包括聚砜支撑膜、聚氯乙烯支撑膜、聚偏氟乙烯支撑膜中一种或多种。
8.根据权利要求1 7中任意一项所述的一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜的制备~
方法制备得到的复合反渗透膜。
说明书 :
一种基于水溶性聚合物的复合反渗透膜及其制备方法
技术领域
背景技术
件;具有较高机械强度、高效率、能耗低等特性,被广泛用于海水淡化、废水处理等工程,涉
及石油化工、医药、环保、电力等众多领域。
间应用,造成脱盐率和水通量的下降,增加能耗成本。因此,改善聚酰胺类反渗透膜的耐污
染性成为了主要研究问题。现有技术中通常是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷铜等水溶性聚合物
修饰在反渗透膜的表面,从而获得亲水性和耐污性,但是,这种修饰在实际应用过程中对水
通量的提高并不显著,脱盐率和耐污性也有待进一步提升。另一方面,修饰过程中的引起的
膜孔隙变化,也存在水通量的降低。
发明内容
相溶液中界面聚合2 3分钟;置于正己烷提取液中活化;干燥,得到聚酰胺反渗透膜;
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燥时间为5 8分钟。
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7.2 8.0,得到水相溶液;所述油相溶液的制备方法为:将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶
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液中,得到浓度为20 25wt%的油相溶液。
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0.12份十二烷基苯磺酸钠、8 12份二氯亚砜、5 8份甘油、180 240份去离子水。
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液。
中包括0.8 1.1wt%的过硫酸钾;浸渍时间为30 40分钟。
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钟;热水的温度为70 80℃。
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联合次氯酸钠氧化工艺,在不影响膜强度的基础上,进一步提高复合反渗透膜的耐污染性
和渗透性。
进界面聚合过程。同时,在水相溶液中加入了一定量的甘油,该物质的加入既可以辅助后续
次氯酸钠的氧化过程,同时,其存在是为了抑制膜在干燥等过程中聚酰胺反渗透膜孔隙的
降低和变形,保证孔隙度,从而保证水通量。
通量。
甲酰氯,从而更好地产生界面反应。但是Isopa‑G但是其实一种异构长链烷烃,其分子量均
高于正己烷,其存在聚酰胺反渗透膜的结构中,会使得膜通量下降。因此,方案中,增加了一
步正己烷提取剂的活化步骤,进一步增加水通量和脱盐率;原因在于:正己烷对聚酰胺具有
一定的溶胀性,可以使得低分子量的聚酰胺溶解,从而提高了膜的水通量;同时,正己烷相
较于使用乙醇活化,其由于与盐不互溶,增加了脱盐率。当然在活化过程中,会有小部分正
己烷分子残存在膜中,因此活化时间不能过长。此外,膜干燥过程温度和时间不宜过高,且
活化和干燥过程不能更换,两个步骤更换,会使得通量下降。
了进一步提高亲水性和耐污染性,使用壳聚糖进行了表面改性,然后使用次氯酸钠氧化,进
一步修饰聚酰胺反渗透膜,在保证渗透性不变下,增加耐污染性。方案中的次氯化钠溶解溶
度为0.8 1g/L,相较于常规更高。一般情况下,次氯酸钠浓度的升高,会对聚酰胺反渗透膜
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造成损伤。
用使得较高浓度的次氯酸钠在氧化聚酰胺过程中较为温和,有效抑制了次氯酸钠对聚酰胺
的过度氧化过程,造成结构破坏,力学性能下降。
膜的使用寿命。需要说明的是:该过程中,壳聚糖溶液浸渍和次氯酸钠溶液的浸渍过程不能
更换。会直接影响性能。
饰、次氯化钠氧化,联合前序步骤中的甘油和正己烷提取液中的共轭亚油酸,在保证膜强度
的基础上进一步提高复合反渗透膜的渗透性、脱盐率和耐污染性。
具体实施方式
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范
围。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入2v/v%的亚油酸,设置温度为30℃反应
4小时;离心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去
多余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;置于正己烷提取液中活化2分钟;设置温
度为80℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.2,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为20wt%的油相
溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入1v/v%的亚油酸,设置温度为25℃反应
2小时;离心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1分钟,除去多
余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;置于正己烷提取液中活化1分钟;设置温度
为75℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
液中浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍20分钟;使用70℃的热水洗涤,得到复合反
渗透膜。
pH=8.0,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为25wt%的
油相溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入3v/v%的亚油酸,设置温度为30℃
反应4小时;离心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍2分钟,除
去多余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合3分钟;置于正己烷提取液中活化3分钟;设置
温度为82℃干燥8分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍40分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍30分钟;使用80℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入2v/v%的亚油酸,设置温度为30℃反应
4小时;离心分离,得到正己烷提取液;(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去
多余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;设置温度为80℃干燥5分钟;置于正己烷
提取液中活化2分钟;得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相溶液;(3)
将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入2v/v%的亚油酸,设置温度为30℃反应4小时;离
心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去多余水相
溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;置于正己烷提取液中活化2分钟;设置温度为80℃
干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去多余水相溶液;转移至油相溶液
中界面聚合2分钟;设置温度为80℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去多余水相溶液;转移至油相溶液
中界面聚合2分钟;置于正己烷中活化2分钟;设置温度为80℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗
透膜;
浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入2v/v%的亚油酸,设置温度为30℃反应
4小时;离心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去
多余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;置于正己烷提取液中活化2分钟;设置温
度为80℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
浸渍35分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗透
膜。
7.8,得到水相溶液;(2)将均苯三甲酰氯溶液溶于Isopa‑G溶液中,得到浓度为24wt%的油相
溶液;(3)将包衣菌体加入至正己烷中混合均匀,加入2v/v%的亚油酸,设置温度为30℃反应
4小时;离心分离,得到正己烷提取液。(4)将聚砜支撑膜置于水相溶液中浸渍1.5分钟,除去
多余水相溶液;转移至油相溶液中界面聚合2分钟;置于正己烷提取液中活化2分钟;设置温
度为80℃干燥5分钟,得到聚酰胺反渗透膜;
中浸渍30分钟,置于2g/L的硫酸氢钠溶液浸渍25分钟;使用75℃的热水洗涤,得到复合反渗
透膜。
室温下,设置压力为3Mpa,在流速为4LPM下,测量水通量和脱盐率,并通过对比12小时后产
生的脱盐率和水通量,耐污染性。(2)通过力学检测仪器,检测复合反渗透膜的断裂伸长率。
所有数据如下表所示:
小,表明具有较好的耐污染性。
可以看出,甘油未加入,降低了水通量,同时膜强度下降,原因在于甘油在界面聚合中与二
氯亚砜能协同增加亲水性;在后续的氧化过程中可以与次氯酸钠反应产生酸类物质增加亲
水性,降低聚酰胺的过氧化程度。对比例3的数据可以看出,不使用正己烷提取液活化通量
下降,膜强度下降,原因在于:正己烷可以溶解小分子的聚酰胺,同时含有的共轭亚油酸可
以抑制聚酰胺的过氧化,同时增加亲水性。对比例4中再次验证了共轭亚油酸的作用。对比
例5的数据可以看出,两种溶液的更换使得水通量下降明显,同时直接用高浓度的次氯酸钠
会降低膜的强度,同时先氧化不会出现壳聚糖的氧化,会降低亲水性。联合对比例6的数据
表明,高浓度次氯酸钠可以增强亲水性。
提高了复合反渗透膜的抗污染性,降低了微生物沉积厚度,降低了膜的清洗频率,延长了复
合反渗透膜的使用寿命。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的
保护范围之内。