一种抗黄化复合反渗透膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及分离膜技术领域，具体涉及一种抗黄化复合反渗透膜的制备方法及应用。

背景技术

膜分离技术目前被广泛用于各种水处理问题当中。根据需求，分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。反渗透膜(RO Membrane)是目前膜分离领域中市场份额和前景最广也是最大的膜产品。

反渗透膜是在超滤膜表面通过界面聚合工艺而成的，常规反渗透膜的主要问题在界面聚合中氨基和酰氯的过量问题会导致反渗透膜产品膜面变黄，且随着使用时间的延长，颜色越变越深，降低膜的使用寿命、影响膜的外观，限制了反渗透膜的应用和不同领域中的推广。

因此，抗黄化反渗透膜及其制造技术需求迫切。

发明内容

本发明为了解决反渗透膜制备和使用过程中黄化的问题，在复合反渗透膜的制造过程中，同时在超滤层和界面聚合层引入抗黄化粒子异丁氧基丙烯酰胺(IBMA)。通过合成亲水性抗黄化共聚物，具体是一种聚(乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGMA)/异丁氧基丙烯酰胺(IBMA)/丙烯酰胺(AM))三元共聚物，将合成的三元共聚物加入到聚砜超滤层中，并在界面聚合过程中加入IBMA，形成两层抗黄化体系，大幅度增加了反渗透膜的抗黄化和亲水性能。

一种抗黄化复合反渗透膜及其制备方法步骤如下：

(1)将IBMA、EGMA、AM加入到溶剂二甲苯中，在25℃下超声搅拌搅拌均匀后加入引发剂，抽真空后在80℃下搅拌反应8h，反应后通过离心分离得到抗黄化共聚物粒子poly(IBMA-EGMA-AM)；

所述IBMA、EGMA、AM和引发剂按物质的量比为：(1-3)：(0.5-2)：(1-2)：(0.005:0.008)；

所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、过氧化二苯甲酰(BPO)中的一种。

(2)将树脂、致孔剂、添加剂和(1)制备的抗黄化共聚物粒子、依次加入到溶剂中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液；

所述铸膜液中各组分按照质量百分比为；抗黄化共聚物粒子(0—3％)、树脂(11％-20％)、致孔剂(0.5％-2.5％)、添加剂(0.3％-1.5％)和溶剂(75％-88％)；

所述树脂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)、聚氯乙烯(PVC)中的一种；

所述致孔剂为PVPK30、PVPK60、PVPK90、PEG200、PEG400、PEG600、PEG800、磷酸三乙酯中的一种；

所述添加剂为吐温85、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪酸山梨坦中的一种。

所述溶剂为二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮。

(3)将(2)制备的铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到功能性超滤膜。

(4)将(3)制备的功能性超滤膜浸没到水相溶液中15s—60s，用橡胶辊沥干后浸没在油相溶液中15s-60s，取出后经过热处理后得到抗黄化复合反渗透膜；

所述水相溶液组成按照质量百分比包括；IBMA(0-3％)、单体(2.5％)、三乙胺(0.15％)、樟脑磺酸(0.25％)；

所述水相溶液中单体为对苯二胺、间苯二胺和邻苯二胺中的一种；

所述油相溶液中各原料组分按质量百分比分别为；0.08％对苯三甲酰氯的ISOPARG溶液组成。

所述热处理温度为75℃，时间为5min-10min。

采用本发明的技术方案具有如下的有益效果：

首先本发明制备的抗黄化复合反渗透膜相比普通反渗透膜具有更长的使用使命，长时间使用不会黄化，合成的抗黄化共聚物粒子也具备较高的亲水性，提高了膜的亲水性能。其次，本发明所引入的抗黄化粒子IBMA在界面聚合中可以自交联形成柔性网络，对聚酰胺脱盐层起到保护作用，降低了使用过程中皮层脱落的风险。

附图说明

图1为本发明制备的抗黄化复合反渗透膜表面

图2为对比例所制备的反渗透膜表面

具体实施方式

以下提供本发明一种抗黄化复合反渗透膜的具体实施方式。

实施例1

将物质的量比为2:1:1的IBMA、EGMA和AM加入到溶剂二甲苯中，在25℃下超声搅拌搅拌均匀后加入物质的量占比为0.005的引发剂AIBN，抽真空后在80℃下搅拌反应8h，反应后通过离心分离得到抗黄化共聚物粒子。

将2％的抗黄化共聚物粒子、15％的PVDF、1％的PVP K30和0.5％的吐温85加入到81.5％的DMAc溶液中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液。

将铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到功能性超滤膜。

将功能性超滤膜浸没到水相溶液中30s，其中各组分质量百分比为2％的IBMA、2.5％的间苯二胺、0.15％的三乙胺和0.25％的樟脑磺酸，用橡胶辊沥干后浸没在0.08％对苯三甲酰氯的ISOPAR G油相溶液中30s，取出后在75℃下热处理5min得到抗黄化复合反渗透膜。

实施例2

除了将IBMA、EGMA和AM的物质的量比调整为3:2:1外，其他条件均同实施例1相同，得到抗黄化复合反渗透膜。

实施例3

除了将IBMA、EGMA和AM的物质的量比调整为1:2:2外，其他条件均同实施例1相同，得到抗黄化复合反渗透膜。

实施例4

抗黄化共聚物粒子的制备过程同实施例1。

将3％的抗黄化共聚物粒子、17％的PSF、1.5％的PVP K60和0.5％的吐温85加入到81.5％的DMAc溶液中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液。

将铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到功能性超滤膜。

抗黄化复合反渗透膜的制备过程同实施例1。

实施例5

抗黄化共聚物粒子的制备过程同实施例1。

将0.5％的抗黄化共聚物粒子、19％的PSF、1.5％的PVP K60和0.5％的十二烷基苯磺酸钠加入到78.5％的DMAc溶液中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液。

将铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到功能性超滤膜。

抗黄化复合反渗透膜的制备过程同实施例1。

实施例6

抗黄化共聚物粒子和功能性超滤膜的制备过程同实施例1。

将功能性超滤膜浸没到水相溶液中20s，其中各组分质量百分比为3％的IBMA、2.5％的对苯二胺、0.15％的三乙胺和0.25％的樟脑磺酸，用橡胶辊沥干后浸没在0.08％对苯三甲酰氯的ISOPAR G油相溶液中30s，取出后在75℃下热处理8min得到抗黄化复合反渗透膜。

实施例7

抗黄化共聚物粒子和功能性超滤膜的制备过程同实施例1。

将功能性超滤膜浸没到水相溶液中20s，其中各组分质量百分比为1％的IBMA、2.5％的对苯二胺、0.15％的三乙胺和0.25％的樟脑磺酸，用橡胶辊沥干后浸没在0.08％对苯三甲酰氯的ISOPAR G油相溶液中30s，取出后在75℃下热处理10min得到抗黄化复合反渗透膜。

对比例1

将15％的PVDF、1％的PVP K30和0.5％的吐温85加入到83.5％的DMAc溶液中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液。

将铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到超滤膜。

将超滤膜浸没到水相溶液中30s，其中各组分质量百分比为2％的IBMA、2.5％的间苯二胺、0.15％的三乙胺和0.25％的樟脑磺酸，用橡胶辊沥干后浸没在0.08％对苯三甲酰氯的ISOPAR G油相溶液中30s，取出后在75℃下热处理5min得到反渗透膜。

对比例2

将15％的PVDF、1％的PVP K30和0.5％的吐温85加入到83.5％的DMAc溶液中，在65℃下混合搅拌均匀后脱泡得到铸膜液。

将铸膜液均匀的倒置在无纺布上，用刮刀刮膜后置于超纯水中进行相分离，相分离后得到超滤膜。

将超滤膜浸没到水相溶液中30s，其中各组分质量百分比为2.5％的间苯二胺、0.15％的三乙胺和0.25％的樟脑磺酸，用橡胶辊沥干后浸没在0.08％对苯三甲酰氯的ISOPAR G油相溶液中30s，取出后在75℃下热处理5min得到反渗透膜。

实施例及对比例中进行膜性能测试采用的条件为pH值7～8、Nacl水溶液浓度2000ppm、压力1.55mpa、温度25℃，黄化程度根据膜使用时间来检测。

表1.实施例和对比例反渗透膜的通量、脱盐率和黄化程度

通过表1可知：采用本发明方法制备抗黄化复合反渗透膜在使用过程中具有优异的抗黄化性能，长时间使用不会出现性能下降和黄化，共聚物粒子的亲水性能和IBMA的自交联也提高了膜的通量、脱盐性能和脱盐层的稳定性。

上述所述仅为本发明的较优选实施例而已，应当指出，并不用于限制本发明，在本发明的构思和原则之内，所作的若干修改和润色，均包含在本发明的保护范围内。