一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法

文档序号:1080054 发布日期:2020-10-20 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法 (Preparation method of high-performance reverse osmosis membrane for promoting growth of polyamide nano vesicles ) 是由 宋潇潇 胡向阳 周勇 高从堦 于 2020-07-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,它通过选取聚砜超滤膜作为支撑底膜,在支撑底膜的表面,水相胺单体和油相多元酰氯单体进行界面聚合反应复合一层聚酰胺超薄层,形成反渗透膜;并且通过调控界面聚合过程中的参数条件,从而优化该反渗透膜的渗透选择性。在此基础上,在水相溶液中引入全氟丁基磺酸钾,以促进支撑底膜表面的聚酰胺纳米囊泡的生长,增大膜表面粗糙度,进而提高膜的渗透通量,进一步优化该反渗透膜的性能。本发明制得的反渗透膜在不损失截盐率的同时,可显著地提高膜的渗透通量。本发明为高截留率和高通量的聚酰胺反渗透膜的开发提供了一种新的参考途径。(The invention discloses a preparation method of a high-performance reverse osmosis membrane for promoting the growth of polyamide nano vesicles, which comprises the steps of selecting a polysulfone ultrafiltration membrane as a supporting base membrane, and carrying out interfacial polymerization reaction on a water-phase amine monomer and an oil-phase polybasic acyl chloride monomer on the surface of the supporting base membrane to compound a polyamide ultrathin layer to form the reverse osmosis membrane; and the osmotic selectivity of the reverse osmosis membrane is optimized by regulating and controlling parameter conditions in the interfacial polymerization process. On the basis, potassium perfluorobutyl sulfonate is introduced into the aqueous phase solution to promote the growth of polyamide nano vesicles on the surface of the supporting base membrane, increase the surface roughness of the membrane, further improve the permeation flux of the membrane and further optimize the performance of the reverse osmosis membrane. The reverse osmosis membrane prepared by the invention can obviously improve the permeation flux of the membrane without losing the salt rejection rate. The invention provides a new reference way for the development of the polyamide reverse osmosis membrane with high rejection rate and high flux.)

一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备 方法

技术领域

本发明涉及一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法。

背景技术

地球上水资源丰富,但是来自于低洼的海洋中的水就占据着96.54%。海水中的无机盐浓度高达3.5%,并且其中还有大量的细菌以及微生物。人一旦长时间饮用这种高浓度水将会导致人体出现极度脱水的情况,最终导致死亡。在地球上能为人们饮用的淡水资源仅占总水量的2.53%,将海水淡化变为人们能够饮用的水是一项重大挑战。此外,目前的环境水体污染问题也越来越严重,比如化工厂排出的废液需经净化处理达标排放;医药、农药有用物质的浓缩回收等等。因而现今对于一种先进水处理技术的需求显得愈来愈严峻。

反渗透技术是60年代新兴发展起来的、最先进的、节能的膜分离水处理技术。它的工作原理如图1所示:当用反渗透膜将两不同盐浓度溶液隔开时,在该反渗透膜的高浓度一侧施加一定压力,该驱动力将会克服溶剂由低浓度盐溶液向高浓度盐溶液中渗透的渗透压,从而驱使溶剂分子会向低浓度盐溶液中扩散,这样使得低浓度盐溶液的浓度越来越低,从而达到分离净化水资源的目的。早在1953年,美国佛罗里达大学的C.E.Reid发现了醋酸纤维素具有优良的半透性,并设想将其运用到海水淡化领域中。随后,1960年美国的Sourirajan和Leob教授研制出醋酸纤维素不对称膜,水通量是同等材质所制备的均质膜的10倍多,这使得RO膜从实验室走向了实际应用,此外这种相转化制膜工艺引起了社会广泛的研究兴趣。20世纪70年代,美国杜邦DuPont公司首次发明全芳香聚酰胺中空纤维反渗透器,随后,在1978年,Cadotte通过在聚砜支撑底膜上,选用均苯三甲酰氯和间苯二胺进行界面聚合反应开创了薄膜复合膜制膜的新时代。这是膜科学发展史上又一个重要的里程碑,相比于之前通过相转化法开发出来的醋酸纤维素膜,它具有更薄的脱盐截留层,这种较薄的膜结构会极大地减小盐水跨膜传输的阻力,从而可以显著提高膜的渗透选择性。目前商品化的反渗透膜大都都是通过界面聚合的方法制备出来的。

基于Cadotte开创出来的界面聚合制膜方法,从20世纪80年代至今,有大量的研究都是围绕着如何调控聚酰胺分离层的微纳结构从而去优化膜的性能。通过界面聚合制备出来的聚酰胺反渗透膜的结构包括三个部分:主要起支撑作用的无纺布(厚度为100-150μm);多孔中间层(如聚砜,聚丙烯腈等,厚度约50μm);聚酰胺有效分离层(厚度为0.01-0.3μm)。21世纪初期,2007年,美国加利福尼亚大学的Eric M.V.Hoek提出了纳米粒子混合基质反渗透的制备方法:在水相或者油相中加入适量的纳米粒子,在界面聚合过程,这些纳米粒子将参与水油相反应单体的聚合反应,即原位聚合形成纳米粒子混合基质反渗透膜,由于添加的纳米粒子的特殊性质,比如氧化石墨烯片层之间的间隙,纳米沸石的多孔结构等等这些特殊结构为水的运输提供了额外的传输通道,从而有效地提高了膜的水通量。但是由于纳米粒子多为无机材料,而聚酰胺层则为高分子有机物,将纳米粒子混入反渗透膜中存在一个无机和有机材料相容性差的问题,纳米粒子是否掺杂进入了聚酰胺膜中是一个值得进一步探讨的科学问题,而后为了解决该相容性问题,一些科研工作者又对纳米粒子进行了改性,使其更好地分散于反应水相或者油相中,进而可以更顺利地一起参加界面聚合反应。

随着科研实验研究的不断探索以及现代材料表征技术的不断提高,人们对于聚酰胺的结构的认识越来越深刻,该聚酰胺截留层为内含空腔的波峰波谷状结构、其表面覆盖着叶片状和结节状的结构,背面为多孔状结构。并且有大量的实验研究认为,聚酰胺表面的叶片状和结节状结构的大小和比例将会导致膜表面粗糙度的差异性,这种粗糙度的差异将会改变膜的实际透水面积,进而改变膜的渗透性。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题,本申请的目的在于提供一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法。本发明在制备常规的聚酰胺反渗透膜(TFC-RO)过程中,通过优化工艺条件以此提高膜的渗透选择性。在此基础上,在水相中引入适量全氟丁基磺酸钾(YF-98),在不损失截留率的情况下,再进一步提高膜的渗透选择性。全氟丁基磺酸钾(YF-98)的结构式如图3所示。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)水相溶液的配制:在超纯水中加入具有反应活性的胺单体,然后加入带有亲水性基团的有机弱酸,并加入碱性物质调节其pH至9-11,加入全氟丁基磺酸钾,搅拌混合均匀,即配制得到水相溶液;其中配制的水相溶液中,胺单体的添加浓度为1-10%,所述有机弱酸的添加浓度为1-10%,所述全氟丁基磺酸钾的添加浓度为0.005-0.5%,优选为0.01-0.2%;

2)油相溶液的制备:在有机溶剂中加入多元酰氯单体,并充分超声分散得到澄清透明的溶液,即配制得到油相溶液;其中所述多元酰氯在油相溶液中的浓度为0.05-0.15%;

3)界面聚合过程:将有孔支撑底膜的表面在步骤1)所制备的水相溶液中浸润0.5-60min,然后沥掉支撑底膜表面的水相溶液,对支撑底膜的表面进行干燥,干燥至支撑底膜的表面没有水珠及液滴出现时,将支撑底膜的表面浸润在步骤2)所制备的油相溶液中,浸润时间为0.5-60min,以在支撑底膜的表面进行界面聚合反应;

4)膜的后处理过程:步骤3)界面聚合反应结束后,将支撑底膜表面的油相溶液倒掉,并将支撑底膜垂直放置晾置一段时间,随后将支撑底膜放入烘箱中干燥,即制得所述的反渗透膜产品;最后将制得的反渗透膜产品置于超纯水中保存。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述胺单体为间苯二胺、对苯二胺或邻苯二胺,优选为间苯二胺;最终配制得到的水相溶液中,胺单体的浓度为2.2%;步骤1)水相溶液的配制过程中,加入碱性物质调节pH至9.8-10.2。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤1)中,所述有机弱酸为柠檬酸、苹果酸或樟脑磺酸,优选为樟脑磺酸。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤1)中,碱性物质为氢氧化钠、三乙胺或四甲基氢氧化铵,优选为三乙胺。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤2)配制的油相溶液中,所述的有机溶剂为Isopar-G,多元酰氯为对苯二甲酰氯或均苯三甲酰氯,优选为均苯三甲酰氯。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述支撑底膜为聚砜超滤膜,其切割分子量为35KDa之间,在使用之前用超纯水对其背面和表面进行冲洗干净以备用。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤3)中,支撑底膜的表面在水相溶液中的浸润时间为1-10min;沥掉支撑底膜表面的水相溶液后,对支撑底膜的表面进行干燥的方式为自然晾干、通风橱通风干燥、滚轴干燥或气刀吹扫干燥,优选为氮气气刀吹扫干燥。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤3)中,支撑底膜的表面在油相溶液中的浸润时间为0.5-5min;步骤4)中,支撑底膜表面的油相溶液倒掉之后,进行垂直沥干的时间为0.5-2min。

所述的一种以促进聚酰胺纳米囊泡生长的高性能反渗透膜的制备方法,其特征在于,步骤4)中,在烘箱中干燥的温度为90-100℃,优选为95℃;在烘箱中干燥的时间为5-10min,优选为8min。

需要说明的是,本发明文中说明的浓度%,均是指质量浓度wt%。

本发明制备的反渗透膜是由支撑底膜以及支撑底膜表面反应形成的聚酰胺膜层组成,本发明通过优化制备条件,对聚酰胺膜层的微纳结构进行调控和优化,制备得到一种高脱盐率高通量的反渗透薄膜复合膜。

水相胺单体和油相多元酰氯单体在支撑底膜表面进行的界面聚合反应,生成的聚酰胺膜层的剖面结构示意图如图2所示。对照图2中,在进行界面聚合反应时,由于油相单体均苯三甲酰氯极不易溶于水,而间苯二胺可以溶于油相溶剂中,这就导致了水相中的间苯二胺单体往上扩散越过水油界面并到达油相中与均苯三甲酰氯发生聚合反应。胺单体和多元酰氯单体在水油相界面开始反应,反应生成的聚酰胺膜层向着油相溶液主体中生长、长大,形成一个个纳米囊泡。在水油相界面以及油相中形成的聚酰胺膜内含50-150nm大小的空腔纳米囊泡结构,并且膜的整体厚度为100-200nm左右。

另外若水相溶液中不添加全氟丁基磺酸钾(YF-98),进行的界面聚合反应生成的聚酰胺膜层纳米囊泡的排列结构示意图如图4中的分图a所示。本发明在水相溶液中添加全氟丁基磺酸钾(YF-98)进行改性,进行的界面聚合反应生成的聚酰胺膜层纳米囊泡的排列结构示意图如图4中的分图b所示。

图4是在水相溶液中加入适量的全氟丁基磺酸钾改性后,所制备的聚酰胺膜剖面结构变化示意图。从该图中可以发现,改性后,聚酰胺膜内纳米囊泡明显变大。纳米囊泡变大将会增大膜的透水面积,进而提高膜的渗透通量。

本发明取得了以下有益效果:

1、本发明优化了“水相胺单体和油相多元酰氯单体在支撑底膜表面进行的界面聚合反应的工艺条件”,例如:水相溶液中添加的有机弱酸及碱性物质的类别和含量,并调控水相溶液的最佳pH值。本发明在水相溶液中加入酸,主要是考虑在后续过程中,所制备的反渗透膜需要进入烘箱于90-100℃较高温度下进行干燥热处理,本发明加入的有机弱酸带有亲水性基团,它会赋予支撑底膜表面一个良好的润湿性,这样会避免在干燥热处理的较高温度下支撑底膜表面的孔易于发生收缩的情况,从而有效避免因膜孔收缩弱化反渗透膜的渗透性。另外本发明在水相溶液中加入适量的碱性物质,将水相溶液中的pH值调节至适宜值,水相胺单体和油相多元酰氯单体在支撑底膜表面进行的界面聚合反应时会形成副产物盐酸,加入的碱性物质可以将界面聚合反应时产生的副产物盐酸中和掉,促使反应进行地更充分,从而有利于形成更加致密的聚酰胺膜。另外本发明在水相溶液中加入有机弱酸和碱性物质,碱性物质会和水相溶液中的有机弱酸发生一定的反应,但是并不影响有机弱酸带有的亲水性基团。

2、本发明中也探讨了均苯三甲酰氯的浓度对反渗透膜的渗透选择性的影响。在优化后的工艺条件下,本发明在水相溶液中引入全氟丁基磺酸钾来进一步提高聚酰胺反渗透膜的性能。加入的全氟丁基磺酸钾,一方面因为氟电负性极强,碳氟键不易断裂,很稳定。含氟化合物具有较强的抗污染性,这样就会解决一些微小颗粒堵在膜表面高低起伏的波峰波谷状结构的缝隙中的污染问题;另一方面,磺酸基团亲水性极佳,在水相溶液中加入该物质时,它会增加水相溶液中的胺单体在支撑底膜表面的负载量和其负载的均匀性,并且会拖慢水相溶液中的胺单体在支撑底膜表面向上扩散的速率,从而减小后续反应生成的聚酰胺膜在在支撑底膜表面的垂直方向生长的高度,那么,膜的水平方向的生长情况就会加剧,从而膜内的空腔结构变大,这就促进了聚酰胺膜纳米囊泡的生长,进而导致膜表面叶片状结构变多和变大,从而导致膜表面的粗糙度增加。实验结果表明,在水相溶液中引入适量的全氟丁基磺酸钾,再进行界面聚合反应,在原空白膜的基础上,在不损失氯化钠截盐率的同时,它的加入可以显著地提高膜的渗透通量。该发明为高截留率和高通量的聚酰胺反渗透膜的开发提供了一种新的参考途径。采用反渗透膜进行苦咸水脱盐以及海水淡化等仍然是当今的核心和热点技术。如果能在同样的工艺操作条件(运行压力,温度等)下,进一步去提高膜的渗透通量并且保持较高的溶质截留率,这将会大大降低反渗透仪器运行的操作成本,并且提高其工作效率,为企业的生产带来匪浅的效益。

附图说明

图1是反渗透工艺的工作原理图;

图2是水相胺单体和油相多元酰氯单体在支撑底膜表面进行的界面聚合反应,生成的聚酰胺膜层的剖面结构示意图;

图3是全氟丁基磺酸钾的结构式;

图4是水相添加适量全氟丁基磺酸钾改性聚酰胺膜后,膜剖面结构变化原理示意图;

图5分别是对比例1(C-1)、实施例1(M-0.01)、实施例2(M-0.05)、实施例3(M-0.1)、实施例4(M-0.2)中所制备出来的反渗透膜的表面SEM照片对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围并不限于此。

以下实施例和对比例中,支撑底膜均是选用来自湖州研究院的聚砜超滤膜,其切割分子量为35KDa,在使用之前用超纯水对其背面和表面进行冲洗干净以备用。

为制备出高通量高截留率性能的反渗透膜,本发明展开了一些空白对照实验,以此优化界面聚合过程中的工艺条件,当这些条件达到最优效果时,然后在水相溶液中引入全氟丁基磺酸钾,进一步优化膜的性能。现对其中的一些对比例和实施例展开说明。

一空白对照组

1、水相溶液中的酸、碱形成的缓冲体系的影响

对比例1

在超纯水中溶解2.2wt%的间苯二胺,并加入4wt%的樟脑磺酸,加入适量的三乙胺调节该水相溶液的pH为10.0(三乙胺的添加浓度为2.5wt%),用磁力搅拌器使该水相溶液中的溶质分子分散均匀,得到澄清的水相溶液。在Isopar-G油相溶剂中加入0.11wt%的均苯三甲酰氯,并用超声仪器对其超声处理得到澄清透明的油相溶液。

将上述配制好的水相溶液倒在聚砜超滤膜表面,静置2min后倒掉聚砜超滤膜表面多余的水相,用氮气气刀对膜表面进行吹扫以除去水珠和液滴。随后将上述配制好的油相溶液倒在刚刚浸润过水相溶液的膜的表面,持续时间30s后,倒掉聚砜超滤膜表面多余的油相,将膜垂直静置沥干20s后,放入温度设置为95℃的烘箱内干燥8min。随后,将制备的膜取出,在超纯水中存放12小时以备用完成后续的膜的渗透选择性的表征。该膜编号命名为C-1。

对比例2

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,将对比例1中加入的三乙胺替换为NaOH,以调节水相溶液的pH为10.0”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-2。

对比例3

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,将对比例1中加入的三乙胺替换为四甲基氢氧化铵,以调节水相溶液的pH为10.0”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-3。

对比例4

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,将对比例1中加入的4wt%樟脑磺酸替换为4wt%的盐酸”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-4。其中对比例4水相溶液的配制过程中,三乙胺的添加浓度需为6.5wt%。

对比例5

膜的制备步骤重复对比例4,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,将对比例4中加入的三乙胺替换为NaOH,以调节水相溶液的pH为10.0”,其余步骤同对比例4,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-5。

对比例6

膜的制备步骤重复对比例4,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,将对比例4中加入的三乙胺替换为四甲基氢氧化铵,以调节水相溶液的pH为10.0”,其余步骤同对比例4,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-6。

2、水相溶液pH值的影响

对比例7

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,通过控制添加的三乙胺的含量(三乙胺的添加浓度为0.2wt%),使得该水相溶液的pH值为3.50”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-7。

对比例8

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,通过控制添加的三乙胺的含量(三乙胺的添加浓度为0.5wt%),使得该水相溶液的pH值为4.72”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-8。

对比例9

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,通过控制添加的三乙胺的含量(三乙胺的添加浓度为0.8wt%),使得该水相溶液的pH值为5.08”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-9。

对比例10

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,通过控制添加的三乙胺的含量(三乙胺的添加浓度为3wt%),使得该水相溶液的pH值为10.95”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-10。

对比例11

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,通过控制添加的三乙胺的含量(三乙胺的添加浓度为5.5wt%),使得该水相溶液的pH值为12.25”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-11。

3、油相溶液中均苯三甲酰氯浓度的影响

对比例12

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.07wt%”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-12。

对比例13

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.08wt%”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-13。

对比例14

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.09wt%”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-14。

对比例15

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.10wt%”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-15。

对比例16

膜的制备步骤重复对比例1,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.12wt%”,其余步骤同对比例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为C-16。

二、实施方案组

基于以上优化后的界面聚合工艺条件,在最优的条件下,在水相中引入全氟丁基磺酸钾展开实验,以下是具体的实施例:

实施例1

在超纯水中溶解2.2wt%的间苯二胺,并加入4wt%的樟脑磺酸,加入适量的三乙胺调节该水相溶液的pH为10.0。在加入0.01wt%的全氟丁基磺酸钾之后,用磁力搅拌器使该水相溶液中的溶质分子分散均匀,得到澄清的水相溶液。在Isopar-G油相溶剂中加入0.11wt%的均苯三甲酰氯,并用超声仪器对其超声处理得到澄清透明的油相溶液。

将上述配制好的水相溶液倒在聚砜超滤膜表面,静置2min后倒掉聚砜超滤膜表面多余的水相,用氮气气刀对聚砜超滤膜表面进行吹扫以除去水珠和液滴。随后将上述配制好的油相溶液倒在刚刚浸润过水相溶液的聚砜超滤膜的表面,持续时间30s后,倒掉聚砜超滤膜表面多余的油相,将聚砜超滤膜垂直静置沥干20s后,放入温度设置为95℃的烘箱内干燥8min。随后,将制备的膜取出,在超纯水中存放12小时以备用完成后续的膜的渗透选择性的表征。该膜编号命名为M-0.01。

实施例2

膜的制备步骤重复实施例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,全氟丁基磺酸钾的添加浓度替换为0.05wt%”,其余步骤同实施例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为M-0.05。

实施例3

膜的制备步骤重复实施例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,全氟丁基磺酸钾的添加浓度替换为0.1wt%”,其余步骤同实施例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为M-0.1。

实施例4

膜的制备步骤重复实施例1,区别之处仅在于“在水相溶液的配制过程中,全氟丁基磺酸钾的添加浓度替换为0.2wt%”,其余步骤同实施例1,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为M-0.2。

实施例5

膜的制备步骤重复实施例3,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.08wt%”,其余步骤同实施例3,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为O-0.08。

实施例6

膜的制备步骤重复实施例3,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.09wt%”,其余步骤同实施例3,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为O-0.09。

实施例7

膜的制备步骤重复实施例3,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.10wt%”,其余步骤同实施例3,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为O-0.10。

实施例8

膜的制备步骤重复实施例3,区别之处仅在于“在油相溶液的配制过程中,均苯三甲酰氯的添加浓度替换为0.12wt%”,其余步骤同实施例3,最终制备得到聚酰胺反渗透膜。该膜编号命名为O-0.12。

以错流过滤系统来评价反渗透膜的渗透选择性,以32g/LNaCl的高浓度盐水为进料液,在外加测试压力驱动下,在膜的另一侧收取渗透液。测试条件设置为:进料液温度为25℃,进料液的pH为7.5±0.5,测试压力为5.5MPa。待膜预压1小时后,再开始正式测试膜的渗透选择性。对本发明的对比例和实施例中制得的聚酰胺反渗透膜采用上述方法进行测试,测试结果分别如表1、表2、表3和表4所示。

其中表1是空白对照组中,不同酸碱体系下,所制备出来的反渗透膜的通量和截留性能。表2是空白对照组中,不同的水相溶液pH条件下,所制备出来的反渗透膜的通量和截留性能。表3是空白对照组中,油相溶液中不同均苯三甲酰氯单体浓度条件下,所制备出来的反渗透膜的通量和截留性能。表4是实施方案组中,在优化后的工艺条件下,在水相溶液中加入不同量的全氟丁基磺酸钾后,所制备出来的反渗透膜的通量和截留性能。

表1

表2

Figure BDA0002575352910000162

表3

表4

Figure BDA0002575352910000172

对比例1(C-1)、实施例1(M-0.01)、实施例2(M-0.05)、实施例3(M-0.1)、实施例4(M-0.2)中所制备出来的反渗透膜的表面SEM照片对比图如图5所示。

图5是对照组中对比例1、实施方案组中的基于对比例1的条件下,在水相溶液中加入不同含量的全氟丁基磺酸钾后(实施例1、实施例2、实施例3、实施例4),所制备出的反渗透膜的SEM照片对比图。从图5分析可以看出,随着水相中全氟丁基磺酸钾的加入量增加,膜表面的叶片状结构越来越多,而从膜的剖面结构看,这种叶片状结构下面对应的就是聚酰胺膜层内的空腔纳米囊泡,即大叶片对应着大囊泡,这正解释说明了该全氟丁基磺酸钾加入水相溶液中所起到的促进聚酰胺纳米囊泡生长的作用。

本说明书所述的内容仅仅是对发明思实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

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