申请日2018.07.12
公开(公告)日2018.12.11
IPC分类号B01D69/12; B01D69/10; B01D69/02; B01D67/00; B01D71/56; B01D61/02; C02F1/44
摘要
本发明提供一种反渗透复合隔膜、水处理装置及制备方法，反渗透复合隔膜制备方法包括：提供一聚烯烃支撑膜，并对其进行表面亲水改性处理;将得到的结构浸入多元胺水溶液中进行第一浸泡处理;将得到的结构浸入多元酰氯有机溶剂中进行第二浸泡处理，并使其发生界面缩聚反应以形成反渗透功能层，得到反渗透复合隔膜。本发明的聚烯烃支撑膜具有优异的孔径可控性及孔径均一性，简化了反渗透复合膜结构，减少了加工步骤;通过在线方式赋予了聚烯烃支撑膜优异的亲水性，增加了聚烯烃支撑膜的水通量及表面能，使其与聚酰胺功能涂层之间具有很好的界面结合力;使用的湿法/干法聚烯烃支撑膜具有较高的机械强度，厚度较薄可有效提升单位体积内有效膜面积。
权利要求书
1.一种反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供一聚烯烃支撑膜，并对所述聚烯烃支撑膜进行表面亲水改性处理;
2)将步骤1)得到的结构浸入多元胺水溶液中进行第一浸泡处理;以及
3)将步骤2)得到的结构浸入多元酰氯有机溶剂中进行第二浸泡处理，并使其发生界面缩聚反应后形成反渗透功能层，以得到反渗透复合隔膜，所述反渗透复合隔膜包括所述聚烯烃支撑膜及位于所述聚烯烃支撑膜表面的所述反渗透功能层。
2.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述表面亲水改性处理的工艺包括等离子体处理、电晕处理以及溅射处理中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述等离子体处理，所述等离子体处理的氛围包括氮气、氧气及空气中的一种或多种的组合;进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述电晕处理，所述电晕处理的电压介于1kv-5kv之间;进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述溅射处理，所述溅射处理的靶材包括氧化铝、氧化硅、氧化钛及碳化硅中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚烯烃支撑膜包括湿法PE膜、干法PP膜以及干法PP膜和干法PE膜构成的叠层结构中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述聚烯烃支撑膜的厚度介于7μm-30μm之间，孔隙率介于35%-45%之间，孔径大小介于20nm-50nm之间，拉伸强度介于150MPa-300MPa之间;步骤1)中，进行所述表面亲水改性处理的时间介于3min-5min之间。
6.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述多元胺水溶液中多元胺包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺及均苯三胺中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述多元胺水溶液中多元胺的质量百分比介于0.005%-1%之间;进行所述第一浸泡处理的时间介于0.1min-8min之间。
8.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯的质量百分比介于0.1%-1%之间;进行所述第二浸泡处理的时间介于0.1min-8min之间;发生所述界面缩聚反应的温度介于0℃-50℃之间;形成的所述反渗透功能层的厚度介于10nm-100nm之间。
9.根据权利要求1所述的反渗透复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯包括均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯以及邻苯二甲酰氯中的一种或多种的组合;所述有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、萘、Isopar-G以及Isopar-E中的一种或多种的组合。
10.一种反渗透复合隔膜，其特征在于，包括：聚烯烃支撑膜及反渗透功能层，所述反渗透功能层位于所述聚烯烃支撑膜的至少一表面，其中，所述反渗透功能层基于多元胺水溶液与多元酰氯有机溶剂发生界面缩聚反应形成。
11.根据权利要求10所述的反渗透复合隔膜，其特征在于，所述多元胺水溶液中，多元胺的质量百分比介于0.005%-1%之间;所述多元酰氯有机溶剂中，多元酰氯的质量百分比介于0.1%-1%之间。
12.根据权利要求11所述的反渗透复合隔膜，其特征在于，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯包括均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯以及邻苯二甲酰氯中的一种或多种的组合;所述多元酰氯有机溶剂中有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、萘、Isopar-G以及Isopar-E中的一种或多种的组合;所述多元胺水溶液中多元胺包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺及均苯三胺中的一种或多种的组合。
13.根据权利要求10所述的反渗透复合隔膜，其特征在于，所述聚烯烃支撑膜包括湿法PE膜、干法PP膜以及干法PP膜和干法PE膜构成的叠层结构中的一种或多种的组合;所述聚烯烃支撑膜的厚度介于7μm-30μm之间，孔隙率介于35%-45%之间，孔径大小介于20nm-50nm之间，拉伸强度介于150MPa-300MPa之间;所述反渗透功能层的厚度介于10nm-100nm之间。
14.一种水处理装置，其特征在于，所述水处理装置包括如权利要求10-13中任意一项所述的反渗透复合隔膜。
说明书
反渗透复合隔膜、水处理装置及制备方法
技术领域
本发明属于高分子反渗透膜分离领域，特别是涉及一种反渗透复合隔膜、水处理装置及制备方法。
背景技术
反渗透膜因其高效、环保被广泛应用于家用净水、工业废水处理、市政污水处理、海水淡化等领域。随着应用的拓展，对反渗透膜的性能要求也越来越高。通常而言，反渗透膜主要有三部分组成：无纺布支撑层、通过刮涂方式在无纺布上形成的聚合物多孔支撑层及在多孔支撑层上通过界面缩聚反应形成的聚酰胺脱盐功能层。
目前，商业化应用的反渗透膜具有较高的水通量及脱盐率，但是工艺路线冗长，不利于生产效率的提高，得到的三层结构膜厚度达到140μm，甚至更厚，无纺布支撑层机械强度低，极大的限制了单位体积内有效膜面积的提升、反渗透组件的空间优化、组件设计的优化、组件的使用寿命。通过干法或湿法制备得到的PE、PP隔膜具有优异的机械性能、高孔隙率、孔结构可控、孔径分布均一等优点。在反渗透膜领域具有较广泛的应用前景，然而，PE、PP表面能低，亲水性能差限制了其水通量的提高，其极性与聚酰胺功能层相差大，两者之间的界面结合力低。
因此，如何提供一种反渗透复合隔膜、水处理装置及其制备方法以解决现有技术中的上述问题实属必要。
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反渗透复合隔膜及制备方法，用于解决现有技术中反渗透膜工艺路线冗长，生产效率低以及支撑强度低、膜厚、界面结合力差和寿命低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种反渗透复合隔膜的制备方法，包括如下步骤：
1)提供一聚烯烃支撑膜，并对所述聚烯烃支撑膜进行表面亲水改性处理;
2)将步骤1)得到的结构浸入多元胺水溶液中进行第一浸泡处理;以及
3)将步骤2)得到的结构浸入多元酰氯有机溶剂中进行第二浸泡处理，并使其发生界面缩聚反应后形成反渗透功能层，以得到反渗透复合隔膜，所述反渗透复合隔膜包括所述聚烯烃支撑膜及位于所述聚烯烃支撑膜表面的所述反渗透功能层。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，进行所述表面亲水改性处理的工艺包括等离子体处理、电晕处理以及溅射处理中的一种或多种的组合。
作为本发明的一种优选方案，进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述等离子体处理，所述等离子体处理的氛围包括氮气、氧气及空气中的一种或多种的组合;进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述电晕处理，所述电晕处理的电压介于1kv-5kv之间;进行所述表面亲水改性处理的工艺包括所述溅射处理，所述溅射处理的靶材包括氧化铝、氧化硅、氧化钛及碳化硅中的一种或多种的组合。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述聚烯烃支撑膜包括湿法PE膜、干法PP膜以及干法PP膜和干法PE膜构成的叠层结构中的一种或多种的组合。
作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，所述聚烯烃支撑膜的厚度介于7μm-30μm之间，孔隙率介于35%-45%之间，孔径大小介于20nm-50nm之间，拉伸强度介于150MPa-300MPa之间;步骤1)中，进行所述表面亲水改性处理的时间介于3min-5min之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述多元胺水溶液中多元胺包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺及均苯三胺中的一种或多种的组合。
作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述多元胺水溶液中多元胺的质量百分比介于0.005%-1%之间;进行所述第一浸泡处理的时间介于0.1min-8min之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯的质量百分比介于0.1%-1%之间;进行所述第二浸泡处理的时间介于0.1min-8min之间;发生所述界面缩聚反应的温度介于0℃-50℃之间;所述反渗透功能层的厚度介于10nm-100nm之间。
作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯包括均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯以及邻苯二甲酰氯中的一种或多种的组合;所述有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、萘、Isopar-G以及Isopar-E中的一种或多种的组合。
本发明还提供一种反渗透复合隔膜，包括：聚烯烃支撑膜及反渗透功能层，所述反渗透功能层位于所述聚烯烃支撑膜的至少一表面，其中，所述反渗透功能层基于多元胺水溶液与多元酰氯有机溶剂发生界面缩聚反应形成。
作为本发明的一种优选方案，所述多元胺水溶液中，多元胺的质量百分比介于0.005%-1%之间;所述多元酰氯有机溶剂中，多元酰氯的质量百分比介于0.1%-1%之间。
作为本发明的一种优选方案，所述多元酰氯有机溶剂中多元酰氯包括均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯以及邻苯二甲酰氯中的一种或多种的组合;所述多元酰氯有机溶剂中有机溶剂包括正庚烷、正己烷、环己烷、萘、Isopar-G以及Isopar-E中的一种或多种的组合;所述多元胺水溶液中多元胺包括间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺及均苯三胺中的一种或多种的组合。
作为本发明的一种优选方案，所述聚烯烃支撑膜包括湿法PE膜、干法PP膜以及干法PP膜和干法PE膜构成的叠层结构中的一种或多种的组合;所述聚烯烃支撑膜的厚度介于7μm-30μm之间，孔隙率介于35%-45%之间，孔径大小介于20nm-50nm之间，拉伸强度介于150MPa-300MPa之间;所述反渗透功能层的厚度介于10nm-100nm之间。
本发明还提供一种水处理装置，所述水处理装置包括如上述方案中任意一项所述的反渗透复合隔膜。
如上所述，本发明的反渗透复合隔膜、水处理装置及制备方法，具有以下有益效果：本发明提供的反渗透复合隔膜包含聚烯烃支撑膜及反渗透功能层(如聚酰胺脱盐功能层)，一方面，本发明的聚烯烃支撑膜具有优异的孔径可控性及孔径均一性，极大的简化了反渗透复合膜结构，减少了加工工艺步骤;另一方面，本发明通过在线方式，基于简单的方法赋予了聚烯烃支撑膜优异的亲水性，增加了聚烯烃支撑膜的水通量，提高了其表面能，使其与聚酰胺功能涂层之间具有很好的界面结合力;此外，本发明提供使用的湿法/干法聚烯烃支撑膜具有较高的机械强度，大大提高了反渗透复合膜的使用寿命，厚度较薄可有效提升单位体积内有效膜面积，有利于反渗透组件的空间优化、设计优化。