專利名稱：反滲透膜內(nèi)界面醇－水體系改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反滲誘復(fù)合膜內(nèi)界面醇—水體系改性方法。
1981年，J.E.Cadotte在U.S.Pat.4,259,183報(bào)導(dǎo)的聚酰胺復(fù)合膜由芳香二胺和芳香酰氯通過界面縮聚反應(yīng)在聚砜多孔支撐層表面形成，同時(shí)具有高產(chǎn)水率、高截鹽率和良好的物理機(jī)械性能。人們一般通過控制超薄功能層的物理形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)控制反滲透復(fù)合膜的性能1991年，S.A.Sundet在U.S.Pat.5,019,264用5-異氰酸苯二甲酰與間苯二胺通過界面縮聚制備高性能復(fù)合膜；1996年，M.Hirose在Journal of Membrane Science(121209)中報(bào)導(dǎo)通過在復(fù)合液里添加異丙醇控制超薄功能層的粗糙程度以提高復(fù)合膜性能；但這些方法均使復(fù)合液的配方和工藝復(fù)雜化，一些添加成分價(jià)格昂貴，來源途徑少，不易得到；芳胺和芳香酰氯價(jià)格較貴，制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的芳胺和芳香酰氯操作也很復(fù)雜。
本發(fā)明目的是提供一種反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面醇—水體系改性方法，通過用醇—水體系處理多孔支撐層和超薄功能層間的內(nèi)界面以提高反滲透復(fù)合膜的性能；本發(fā)明方法中復(fù)合膜的制備分為多孔支撐層的制備、內(nèi)界面醇—水體系處理、超薄功能層形成三個(gè)階段。
復(fù)合膜中超薄功能層和多孔支撐層間的內(nèi)界面的性質(zhì)顯著影響復(fù)合膜性能。醇—水體系對多孔支撐層致密表皮層的溶脹作用和極性改變作用可以改變復(fù)合膜內(nèi)界面的性質(zhì)從而改變復(fù)合膜的性能溶脹作用使多孔支撐層致密表皮層的分子鏈間距離增大，極性增強(qiáng)使膜與水分子的相互作用能力增強(qiáng)，二者共同作用使復(fù)合膜的透水量增大；在溶質(zhì)遷移率變化很小時(shí)，這種變化導(dǎo)致復(fù)合膜的截鹽率增加。
本發(fā)明采用以下步驟形成反滲透復(fù)合膜1).不對稱多孔支撐層的制備鑄膜液由13.5％～18％的雙酚A聚砜和2％～10％的磷酸三丁酯溶于N，N-二甲基甲酰胺組成，按Loeb-sourirajan法在聚酯無紡布上制備不對稱多孔膜；2).多孔支撐層致密表皮層醇—水體系改性配制液態(tài)體系中醇的體積分?jǐn)?shù)為0.02～0.95的醇—水體系，采用的醇的結(jié)構(gòu)如下CH3(CH2)n(OH) n＝0～3 HO(CH2)mOH m＝2～3(CH3)2CHOH，HOCH2CH(OH)CH2OH醇—水體系的溫度為10～100℃，使充分淋洗后的多孔支撐層致密表皮層浸于醇—水體系5分鐘～10天，取出后洗凈備用；3).超薄功能層的形成超薄功能層在處理后的致密表皮層上形成，超薄功能層的復(fù)合液的組成分為A液2％～2.5％間苯二胺水溶液；B液0.1％～0.25％酰氯的正己烷溶液，其中，二酰氯與三酰氯的比例為2∶3～3∶2；C液0.1％～0.5％的聚乙烯醇水溶液；將多孔支撐層浸A液3～6分鐘，晾干，浸B液0.5～1.5分鐘，再浸C液0.5～1.5分鐘，最后于95±5℃下后處理5～10分鐘；
用本發(fā)明方法制備的復(fù)合膜性能截鹽率94.5％～99.5％，產(chǎn)水率0.50m3/m2.d～0.85m3/m2.d；截鹽率相對提高率可達(dá)17％，產(chǎn)水率相對提高率可達(dá)70％以上；本發(fā)明反應(yīng)條件溫和易控，操作簡單安全，試劑價(jià)廉易得，且毒性小，腐蝕性小，對設(shè)備無特殊要求；由于醇的性質(zhì)溫和，對多孔支撐層的物理機(jī)械穩(wěn)定性無明顯減弱，同時(shí)對復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性影響不大；本發(fā)明使反滲透復(fù)合膜在很簡單的配方和工藝條件下即可獲得優(yōu)良的分離性能，所制備的反滲透復(fù)合膜性能已達(dá)到較高水平。
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例1鑄膜液配方為雙酚A聚砜15％，磷酸三丁酯5％，多孔支撐層用20℃的甲醇—水體系處理1天，液態(tài)體系中甲醇體積分?jǐn)?shù)為0.1；A液為2％間苯二胺水溶液，B液為0.15％酰氯溶液，間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液為0.1％聚乙烯醇水溶液。浸A液3分鐘，浸B液40秒，浸C液1分鐘，95±2℃處理10分鐘。所得復(fù)合膜性能截鹽率＝95.3％，產(chǎn)水率＝0.60m3/m2.d。
實(shí)施例2其余條件同1，僅改變甲醇—水的溫度為40℃，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.5％，產(chǎn)水率＝0.62m3/m2.d。
實(shí)施例3鑄膜液配方為雙酚A聚砜14％，磷酸三丁酯2％，多孔支撐層用15℃的異丙醇—水體系處理3天，液態(tài)體系中異丙醇的體積分?jǐn)?shù)為0.2；A液為2％間苯二胺水溶液，B液為0.2％酰氯溶液，間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液為0.3％聚乙烯醇水溶液。浸A液3分鐘，浸B液1分鐘，浸C液1分鐘，97±2℃處理7分鐘。所得復(fù)合膜性能截鹽率＝99.0％，產(chǎn)水率＝0.60m3/m2.d。
實(shí)施例4其余條件同3，僅改變處理時(shí)間為5天；所得復(fù)合膜性能截鹽率＝97.3％，產(chǎn)水率＝0.58m3/m2.d。
實(shí)施例5其余條件同3，改變液態(tài)體系為丙醇的體積分?jǐn)?shù)占0.05，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝97.1％，產(chǎn)水率＝0.84m3/m2.d。
實(shí)施例6其余條件同3，改變液態(tài)體系為丁醇的體積分?jǐn)?shù)占0.8，所得復(fù)合膜性能為截鹽率＝97.3％，產(chǎn)水率＝0.50m3/m2.d。
實(shí)施例7鑄膜液配方為雙酚A聚砜16％，磷酸三丁酯10％，多孔支撐層用50℃的的乙醇—水體系處理2小時(shí)，液態(tài)體系中乙醇體積分?jǐn)?shù)為0.2；A液為2％間苯二胺水溶液，B液為0.15％酰氯溶液，間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液為0.5％聚乙烯醇水溶液。浸A液3分鐘，浸B液1.5分鐘，浸C液1分鐘，95±2℃處理10分鐘。所得復(fù)合膜性能截鹽率＝95.8％，產(chǎn)水率＝0.50m3/m2.d。
實(shí)施例8改變?yōu)橐叶肌w系，其溫度為70℃，液態(tài)體系中乙二醇的體積分?jǐn)?shù)為0.3，處理時(shí)間為30分鐘，其余條件同6，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.3％，產(chǎn)水率＝0.55m3/m2.d。
實(shí)施例9鑄膜液配方為雙酚A聚砜14％，磷酸三丁酯2％，多孔支撐層用100℃的的丙三醇—水體系處理10分鐘，液態(tài)體系中丙三醇體積分?jǐn)?shù)為0.2；A液為2％間苯二胺水溶液，B液為0.25％酰氯溶液，間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液為0.3％聚乙烯醇水溶液。浸A液3分鐘，浸B液1分鐘，浸C液1分鐘，96±2℃處理8分鐘；所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.8％，產(chǎn)水率＝0.64m3/m2.d。
權(quán)利要求
1.一種反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面的醇—水體系改性方法，其特征在于采用以下步驟形成反滲透復(fù)合膜1).不對稱多孔支撐層的制備鑄膜液由13.5％～18％的雙酚A聚砜和2％～10％的磷酸三丁酯溶于N，N-二甲基甲酰胺組成，按Loeb-sourirajan法在聚酯無紡布上制備不對稱多孔膜；2).多孔支撐層致密表皮層醇—水體系改性配制液態(tài)體系中醇的體積分?jǐn)?shù)為0.02～0.95的醇—水體系，采用的醇的結(jié)構(gòu)如下CH3(CH2)n(OH) n＝0～3 HO(CH2)mOH m＝2～3(CH3)2CHOH，HOCH2CH(OH)CH2OH醇—水體系的溫度為10～100℃，使充分淋洗后的多孔支撐層致密表皮層浸于醇—水體系5分鐘～10天，取出后洗凈備用；3).超薄功能層的形成超薄功能層在處理后的致密表皮層上形成，超薄功能層的復(fù)合液組成分為A液2％～2.5％間苯二胺水溶液；B液0.1％～0.25％酰氯的正己烷溶液，其中，二酰氯與三酰氯的比例為2∶3～3∶2；C液0.1％～0.5％的聚乙烯醇水溶液；將多孔支撐層浸A液3～6分鐘，晾干，浸B液0.5～1.5分鐘，再浸C液0.5～1.5分鐘，最后于95±5℃下后處理5～10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面醇－水體系改性方法;該方法由制備多孔支撐層、內(nèi)界面醇－水體系處理、形成超薄功能層三個(gè)步驟制備反滲透復(fù)合膜,通過用醇－水體系處理多孔支撐層和超薄功能層間的內(nèi)界面以提高反滲透膜的性能;制得的復(fù)合膜截鹽率94.5%～99.5%,產(chǎn)水率0.50m
文檔編號(hào)B01D71/68GK1257748SQ9812565
公開日2000年6月28日 申請日期1998年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者曹艷霞, 鄭國棟, 徐紀(jì)平 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所