一種用于海水淡化的反滲透膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及材料領域，尤其涉及反滲透膜領域，具體是一種用于海水淡化的反滲 透膜的制備方法。 技術背景
[0002] 全世界淡水資源的短缺已成為人們日益關切的問題。將占世界水資源總量99%以 上的海水進行淡化已經成為解決水資源危機的重要途徑。反滲透海水淡化技術白上世紀70 年代進入市場以來，因其投資省、能耗低、污染少、操作管理方便等特點，已成為全球先進的 脫鹽技術。
[0003] 通常，海水淡化反滲透膜由多孔支撐層、脫鹽層和功能修飾層等構成。其中多孔 支撐層一般由無紡布和聚砜基膜構成，為反滲透膜的制備和應用提供了良好的界面反應環 境、力學強度和化學與熱穩定性；脫鹽層一般由芳香聚酞胺組成，并決定反滲透膜的離了選 擇性和水透過能力。目前，現有反滲透膜的水通量和脫鹽率等普適性能不是很理想，因此， 在海水淡化反滲透膜分離結構及性能的綜合研究和評價中，如何通過調節各層結構與性能 的控制優化來提供一種高性能海水淡化分離膜材料顯得尤為重要。
【發明內容】
[0004] 本發明為克服現有技術的不足，提供一種用于海水淡化的反滲透膜的制備，該方 法制得的反滲透膜具有高的水通量和脫鹽率，并且具有良好的耐高溫度和耐高鹽度的能 力。
[0005] 本發明的目的通過以下技術方案予以實現： 一種用于海水淡化的反滲透膜的制備方法，包括聚砜多孔支撐層的制備步驟、反滲透 膜的制備步驟和膜元件的制備步驟； 進一步地，所述聚砜多孔支撐層的制備采用非溶劑誘導相分離制備； 進一步地，所述聚砜為聚乙烯基吡咯烷酮（PVP-K90)或聚乙烯基吡咯烷酮（PVP-K30); 進一步地，所述非溶劑誘導相分離具體制備過程為：首先，將聚砜加入N，N-二甲基甲 酰胺（DMF)中，攪拌溶解，再在溶液中加入去離了水并攪拌均勻；然后，在上述DMF混合溶液 中加入聚砜粒料，升溫至進行溶解，用不銹鋼濾網過濾除去固體雜質；過濾后溶液在真空烘 箱中恒溫脫泡；用無紡布為支撐基材，將所制得的聚砜溶液冷卻至室溫，采用刮刀系統均勻 涂布在無紡布基材上并浸入凝固浴中，凝固后的聚砜多孔支撐膜用去離了水反復漂洗去除 膜中殘留DMF ; 進一步地，升溫至85°C進行溶解，溶解時間為9小時，凝固浴為質量分數1. 0%的DMF 水溶液，凝固浴溫度為20 °C，凝固時間5分鐘； 進一步地，所述反滲透膜的制備采用傳統界面聚合法進行； 進一步地，所述采用傳統界面聚合法具體過程為：先將聚砜多孔支撐膜平貼于不銹鋼 鋼板上，隨后在間苯二胺溶液中浸漬，用氮氣將聚砜多孔支撐膜面多余的胺溶液去除，并置 于均苯三甲酰氯的ISOPAR-G溶液中進行反應，反應后揮發殘留在膜面ISOPAR-G溶液，隨后 用檸檬酸溶液清洗去除膜片中殘留的胺，制備的反滲透膜置于去離了水中保存待用； 進一步地，所述均苯三甲酞氯溶液的質量分數為0. 25%，反應時間為15秒； 進一步地，所述膜元件的制備采用工業化涂布站、聚合控制設備制備和卷膜設備制 成； 進一步地，所述膜元件進水流道為厚度為0.67 mm的聚丙烯濃網，進水角度為90°，產 水流道為厚度為0. 53 mm環氧涂覆型淡網。
[0006] 本發明的有益效果： 本發明提供的一種用于海水淡化的反滲透膜的制備，采用親水添加劑和對凝固浴的組 分的調整，制備的聚砜多孔支撐膜，皮層孔型結構均一且完整，皮層截面孔型結構呈梯度漸 變；脫鹽層分別具有顆粒堆積結和葉片狀結構，對應這一結構特征，膜片在性能上表現出高 脫鹽率的特征（20°C)下脫鹽率高達99. 93,和高通量的特征（~46lV(m2 · h)，表明聚砜皮層 孔形態對脫鹽層結構和性能具有重要影響；并且膜元件具有良好的耐高溫度和耐高鹽度的 能力以及優異的耐酸堿清洗能力。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明一種用于海水淡化的反滲透膜的制備PS-I皮層表面的SEM圖； 圖2為本發明一種用于海水淡化的反滲透膜的制備PS-2皮層表面的SEM圖。
【具體實施方式】
[0008] 下面結合附圖，對本發明的一種用于海水淡化的反滲透膜的制備作進一步說明。
[0009] (1)聚砜多孔支撐層的制備： 將25 g PVP-K30加入840 g N，N-二甲基甲酞胺DMF中，攪拌溶解，待PVP溶解完全后 再在溶液中加入6g去離了水并攪拌均勻。準確稱取176 g的聚砜粒料，攪拌狀態下加入上 述DMF混合溶液中并升溫至85°C進行溶解，溶解時問9h。完全溶解后的聚砜溶液采用過濾 精度為30 μm的不銹鋼濾網過濾除去固體雜質。過濾后溶液在真空烘箱中恒溫脫泡，脫泡 時間28 h。
[0010] 用無紡布作為支撐基材，將所制得的聚砜溶液冷卻至室溫，采用刮刀系統均勻涂 布在無紡布基材上并浸入凝固浴中，凝固浴為質量分數1. 0%的DMF水溶液，凝固浴溫度為 20 tC，凝固時間5分鐘，凝固后的聚砜多孔支撐膜用去離了水反復漂洗去除膜中殘留的 DMF，此時聚砜層厚度為（50±5) μπι。所制備的聚砜多孔支撐膜保存在去離了水中待用。 以PVP-K30為成孔劑制備的聚砜多孔支撐層分別命名為PS-1，皮層表面形貌見圖1。
[0011] (2)反滲透膜的制備： 先將聚砜支撐膜平貼于不銹鋼鋼板上，隨后在質量分數3. 5%的間苯二胺溶液中浸漬 10秒。用氮氣將聚砜支撐膜膜面多余的胺溶液去除，將其置于質量分數〇. 25%均苯三甲酞 氯的ISOPAR-G溶液中進行反應，反應時間為15秒。殘留在膜面的ISOPAR-G溶液在40°C下 揮發去除。去除ISOPAR-G溶液的反滲透膜采用質量分數為10%，溫度為90°C的檸檬酸溶液 進行清洗去除膜片中殘留的胺。由上述方法制備的反滲透膜置于去離了水中保存待用。由 PS-I為支撐膜制備的海水淡化反滲透膜分別命名為SWR0-1，水通量和脫鹽率情況見表1。
[0012] (3)膜元件的制備： 采用工業化涂布站和界面聚合控制設備制備100 mm海水淡化膜元件的膜片。100 mm 膜元件采用卷膜設備進行卷制，膜元件進水流道為厚度為0. 67 mm的聚丙烯濃網，進水角度 90°，產水流道為厚度為0.53 mm環氧涂覆型淡網。
[0013] 實施例2: (1)聚