一種復合正滲透膜的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及水處理技術領域，更具體地，設及一種W靜電紡絲納米纖維為基膜的 復合正滲透膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 正滲透是一種新型的膜分離處理技術，分為活性層面向原料液正向滲透(FO)和活 性層面向汲取液的壓力阻尼滲透(PRO)兩種運行模式。不需要外加的壓力，依靠膜兩側的滲 透壓差為驅動力自發實現水傳遞的膜分離過程。近幾年來正滲透膜分離技術吸引了很多研 究者的目光。與超濾、反滲透技術相比，它從過程本質上具有許多獨特的優點，如低能耗、膜 污染輕、分離效果好。由于運些特點，使得它在污水回用中廣闊的應用前景，如海水淡化、生 活污水回用、鉆井廢水處理、污泥脫水、厭氧消化液濃縮、石油和天然氣生產廢水回用等。
[0003] 常用的正滲透膜結構為在較厚的支撐層（一般為相轉化法制備的超濾膜或納濾 膜)上，用界面聚合的方法形成一層聚酷胺致密層，但是支撐層的結構往往流道曲折、致密， 并且有許多死端孔的存在，從而導致了嚴重的"內部濃差極化"（ICP)現象。靜電紡絲制備的 納米復合膜的基膜為納米纖維構成，流道孔隙率高，且多為相互貫通孔，使得透過正滲透膜 的濾過液可W得到迅速轉移，有效地降低了膜內部的濃差極化，降低了傳質阻力，使得膜的 滲透性能得到很大的提升。該結構的復合膜可W大大降低ICP現象，并且對化Cl有較好的截 留效果。相比現有的正滲透膜，其通量可W提高3.5倍，具有良好的應用前景。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種內濃差極化小，截留率高，鹽返混通量低，還可承受較 高的操作壓力，水通量高的正滲透膜及其制備方法。
[0005] 為了達到上述目的，本發明提供了一種靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜，其特征 在于，包括:無紡布支撐層、聚諷納米纖維基膜層和聚酷胺脫鹽層，所述的聚諷納米纖維基 膜層由所述的無紡布支撐層承載，所述的聚酷胺脫鹽層通過在所述的聚諷納米纖維基膜層 上進行界面聚合而形成于所述的聚諷納米纖維基膜層之上。
[0006] 本發明還提供了上述的靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜的制備方法，其特征在 于，包括：
[0007] 步驟1:鑄膜液制備:將聚諷加入溶劑中，在溫度25~60°C條件下進行溶解攬拌8-2地，形成鑄膜液；
[000引步驟2:對鑄膜液進行脫泡:脫泡溫度25~60°C ;
[0009] 步驟3:將鑄膜液裝入注射器中，采用平口針頭進行靜電紡絲，收集器上設有無紡 布W承載復合納米纖維，紡絲電壓為20~30KV，注射器到收集器的距離為10~16cm，得到無 紡布支撐層W及由所述的無紡布支撐層承載的聚諷納米纖維基膜層；
[0010] 步驟4:將間苯二胺溶解于水中，制備成為質量分數為2-3.4%的間苯二胺溶液，將 均苯=甲酯氯溶解于有機溶劑中，配置成質量分數為0.1-0.15%的均苯=甲酯氯溶液；
[0011] 步驟5:將聚諷納米纖維基膜層浸泡在所述的間苯二胺溶液中2-5分鐘，取出后氮 吹驚干，而后浸入所述的均苯=甲酯氯溶液中1-2分鐘，而后熱處理，在所述的聚諷納米纖 維基膜層之上形成聚酷胺脫鹽層，得到靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜。
[0012] 優選地，所述的靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜在汲取液為pH值7.5的2mol化Cl 溶液的條件下，水通量大于30L ? Hf2 ? h-i，鹽返混小于2.5*l〇-3g/m2 ? h。
[0013] 優選地，所述的步驟I中的鑄膜液的重量濃度為15-25wt. %。
[0014] 優選地，所述的步驟1中的溶劑為N-N-二甲基甲酯胺，N-甲基化咯燒酬和N-N二甲 基乙酷胺中的一種或幾種。
[0015] 優選地，所述的步驟4中的有機溶劑為正己燒和/或Isopar-G。
[0016] 優選地，所述的步驟5中的熱處理溫度為70-95 °C，熱處理時間為8-15分鐘。
[0017] 優選地，所述的平口針頭的內徑為0.5-1.0mm。
[0018] 優選地，所述的步驟3中，所述的收集器為收集漉，收集漉為圓柱形，收集漉的滾軸 轉速300-600轉/s,在靜電紡絲的同時，所述的平口針頭沿收集漉的滾軸方向水平往復移 動，移動速率為0.5-1.2cm/s。
[0019] 優選地，所述的步驟3中靜電紡絲的相對濕度20%。
[0020] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0021] 本發明的復合正滲透膜不僅截留率高，鹽返混通量低，且水通量顯著提高。
【附圖說明】
[0022] 圖1為實施例1、2所得復合納米纖維基膜層表面沈M照片及FO膜表面沈M照片。
[0023] 圖al、a2為實施例1的產品，圖bl、b2為實施例2的產品。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，運些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可W對本發明作各種改動或修改，運些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0025] W下實施例中的納米纖維支撐層及正滲透膜的結構性能表征：
[0026] (1)形貌：
[0027] 場發射掃描電鏡(SEM，日本日立S-4700)對正滲透膜表面結構進行表征。測試前樣 品置于干燥器內24h。
[002引（2)納米纖維支撐層滲透性表征：
[0029]實驗室規模的正滲透裝置測試納米纖維復合正滲透膜的性能，W去離子水為原料 液，NaCl溶液為汲取液，在空調恒溫25°C條件下進行膜活性層朝向原料液(FO) W及活性層 朝向汲取液(PRO)模式測試。電子天平(JA31002,上海菁海儀器有限公司）連接電腦，每隔一 分鐘記錄從原料液滲透進入汲取液中的水的質量，電導率儀化DS-307A，上海儀電科學儀器 股份有限公司）測試實驗前后電導率。從而確定鹽的返混通量。水通量及鹽返混通量公式如 下：
[0031]其中，電腦自動在線采集電子天平的重量，根據重量的變化算出汲取液的增重A m，A t為運行時間，Am為有效膜面積。通量單位為L ? Hf2 ? Ifi。
[0033] 其中，Vt和Ct為t時刻原料液的體積和溶質的濃度，V。和Cd為0時刻原料液的體積和 溶質的濃度，溶質在原料液中的濃度根據溶質電導率與濃度的正比例關系擬合算得。A t為 運行時間，Am為有效膜面積。Js鹽返混通量單位為g ? Hf2 ? Ifi。
[0034] 實施例1
[0035] 一種靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜，包括:無紡布支撐層、聚諷納米纖維基膜層 和聚酷胺脫鹽層，所述的聚諷納米纖維基膜層由所述的無紡布支撐層承載，所述的聚酷胺 脫鹽層通過在所述的聚諷納米纖維基膜層上進行界面聚合而形成于所述的聚諷納米纖維 基膜層之上。
[0036] 上述的靜電紡絲納米纖維復合正滲透膜的制備方法為：
[0037] 1)將3.243?聚諷(生產廠家：西格瑪奧德里奇中國，分子量Mn~22000)加入IOmL 體積比為7:3的N，N二甲基甲酯胺和N-甲基化咯燒酬混合溶液，質量分數為25%，在60°C條 件下進行溶解攬拌24h，形成均勻的鑄膜液；
[0038] 2)對鑄膜液進行靜置2地脫泡:脫泡溫度60°C。
[0039] 3)將鑄膜液裝入注射器中，采用平口針頭進行靜電紡絲，針頭內徑0.7mm，紡絲電 壓為25KV，注射器到收集器的距離為16cm，相對濕度20%，收集器上設有無紡布W承載復合 納米纖維，所述的收集器為收集漉，收集漉為長20cm，直徑IOcm的金屬圓柱轉鼓，收集漉的 滾軸轉速300轉/s,在靜電紡絲的同時