申请日2018.03.09
公开(公告)日2018.07.06
IPC分类号B01D71/56; B01D69/12; B01D67/00; B01D61/02; C02F1/44
摘要
本发明公开了一种污水处理用抗污染复合反渗透膜及其制备方法。所述复合反渗透膜由以下步骤制得：a、将水溶性超支化聚合物、亲水性纳米TiO2和表面活性剂溶于水中，制得混合液;b、将混合液涂覆于聚酰胺基材反渗透膜的表面，制得复合反渗透膜;c、利用紫外光辐照处理实现双亲性改性后，即可得到污水处理用抗污染复合反渗透膜。所述方法具有以下有益效果：将纳米二氧化钛均匀分散镶嵌于超支化聚合物膜，牢固涂敷于聚酰胺基材，不易脱落，抗污染性能好，并且制备过程简单易操作，工艺过程环保，生产成本低，具有极好的应用前景。
权利要求书
1.一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述抗污染复合反渗透膜是由含纳米TiO2的水溶性超支化聚合物溶液，在经等离子处理的聚酰胺基材反渗透膜的表面涂覆，形成超支化聚合物膜，进一步对纳米TiO2涂层进行紫外光辐照处理而制得，具体的制备步骤为：
a、将水溶性超支化聚合物溶于水中，加入亲水性纳米TiO2和表面活性剂进行混合，使聚合物分子链在纳米TiO2表面缠绕，制得混合液;
b、对聚酰胺基材反渗透膜进行等离子处理，再将步骤a制得的混合液涂覆于反渗透膜的表面，形成超支化聚合物膜，纳米TiO2均匀镶嵌于超支化聚合物膜内，制得复合反渗透膜;
c、利用紫外光对步骤b制得的复合反渗透膜中的纳米TiO2涂层进行辐照处理，实现双亲性改性，改善附着性，再进行干燥，即可制得污水处理用抗污染复合反渗透膜。
2.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述水溶性超支化聚合物为铵盐类超支化聚合物或氨基酸型超支化聚合物中的一种。
3.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述亲水性纳米TiO2的粒径为5~20nm。
4.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为烷基磺酸钠、烷基硫酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，水溶性超支化聚合物34~40重量份、亲水性纳米TiO2 5~8重量份、表面活性剂1~2重量份、水50~60重量份。
6.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤c所述辐照处理的紫外光波长为280~315nm，辐照距离为0.8~1.2m，辐照时间为10~15min。
7.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：步骤c所述干燥温度为60~70℃，时间为10~12h。
8.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污 复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述聚酰胺基材反渗透膜的厚度为0.04~0.06mm，孔径为0.5~1nm。
9.根据权利要求1所述一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，其特征在于：所述超支化聚合物膜的厚度为0.02~0.05mm。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的一种污水处理用抗污染复合反渗透膜。
说明书
一种污水处理用抗污染复合反渗透膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及反渗透膜的制备，尤其是涉及一种污水处理用抗污染复合反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透膜过滤技术是一种高效、低能和易操作的液体分离技术，比传统的水处理方法效果好，可实现海水淡化、废水的循环利用及对有用物质有效回收。经过半个多世纪的发展，反渗透膜应用领域已从传统的海水淡化、苦咸水脱盐拓展至食品加工、工业超纯水生产以及造纸、电镀、石油化工、制药、印染等工业废水和城市生活污水的处理。随着其应用领域的扩大，膜污染问题日趋凸现。
反渗透膜在使用过程中极易受到生物污染的侵袭，造成膜性能不可逆下降，制备具有杀菌功能的反渗透膜可以有效缓解膜生物污染问题。一般膜污染指污染物堵塞膜孔道引起的不可逆膜通量下降，浓差极化、滤饼压缩引起的可逆膜通量下降，以及其他因素造成膜的物理损伤和化学损伤使分离率下降等。其可分为有机物吸附污染、无机物沉淀污染两种类型，实际运行中多是这两种类型相伴发生，共同作用。目前，耐污染膜的开发主要分为两大类方式，即复合涂层类和膜面改性类。复合涂层类是利用聚乙烯醇、聚醚等高分子在反渗透膜表面再涂覆一层薄膜。目前对反渗透膜的研究主要集中在制备工艺的简化和性能的提升。
专利申请号201410419162.9公开了一种抗污染反渗透膜的制备方法，包括：(1)使用金属镀膜法将金属喷镀在载片上;(2)将镀有金属的载片置于溶剂中进行超声分散得到纳米金属悬液;(3)将反渗透膜置于步骤(2)中得到的纳米金属悬液中并进行超声得到所述抗污染反渗透膜。该发明还涉及一种所述方法制备得到的抗污染反渗透膜。
专利申请号201611122503.1公开了一种抗污染反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：将反渗透膜基材经等离子处理后;经过三甲氧基硅烷偶联剂预处理液中反应，预处理液为三甲氧基硅烷偶联剂;再经过抗污涂覆液处理，抗污涂覆液为溶质为十七氟癸基三乙氧基硅烷和/或十三氟辛基三乙氧基硅烷而溶剂为全氟聚醚的溶液;然后对反渗透膜基材进行烘干处理，得到抗污反渗透膜。该发明还公开所述抗污染反渗透膜的制备装置。本发明制备的反渗透膜具有良好的纯水通量和脱盐率，实现高效抗污的效果，延长反渗透膜的使用寿命。
专利申请号201110267355.3公开了一种强化反渗透膜抗污染能力的方法，包括用于中水回用、自来水纯化、海水淡化及各种废水处理的反渗透膜，该方法是将含有杂环的环氧、聚醚多元醇或多元胺、固化剂、催化剂和交联剂等混合配制成水溶液并涂覆于反渗透膜脱盐层表面。在一定温度下进行热处理，使环氧等在反渗透膜表面进行原位固化，并部分与反渗透膜面的活性点进行反应形成化学接枝，从而在反渗透膜面形成稳固的抗污染层。通过原位固化接枝后形成的抗污层可有效提高膜面的光滑度、亲水性、抗清洗性并降低膜面荷电数量，增强反渗透膜的抗污染能力。实验表明，该抗污染层可以使相应反渗透膜的抗污染能力提升约50%。
专利申请号201210179678.1公开了一种纳米多孔陶瓷复合反渗透膜及其制备方法，纳米多孔陶瓷复合反渗透膜包括高分子多孔支撑膜，以及均匀复合在所述高分子多孔支撑膜表面的聚酰胺功能层，聚酰胺功能层中均匀分布有多孔TiO2陶瓷纳米颗粒。该发明制备方法：将多孔TiO2陶瓷纳米颗粒加入基础溶液，使所述多孔TiO2陶瓷纳米颗粒均匀分散在所述基础溶液中，制得功能溶液;将所述功能溶液复合到高分子多孔支撑膜表面，得到纳米多孔陶瓷复合反渗透膜。该发明的纳米多孔陶瓷复合反渗透膜膜通量大、截留率高、耐污染、易清洗;并且制备纳米多孔陶瓷复合反渗透膜的方法操作简单、方便实用。
由此可见，现有技术中在聚酰胺复合反渗透膜易受污染，表面涂覆或交联聚乙烯醇可提高其抗污染性能，但由于交联聚乙烯醇溶解困难、须经较高温度热处理等原因，造成聚酰胺复合反渗透膜改性工艺复杂，并且环保性差，不符合社会发展需求等问题。
发明内容
为有效解决上述技术问题，本发明提出了一种污水处理用抗污染复合反渗透膜及其制备方法，可有效解决膜污染的同时，工艺简单而环保性能好。
本发明的具体技术方案如下：
一种污水处理用抗污染复合反渗透膜的制备方法，所述抗污染复合反渗透膜是由含纳米TiO2的水溶性超支化聚合物溶液，在经等离子处理的聚酰胺基材反渗透膜的表面涂覆，形成超支化聚合物膜，进一步对纳米TiO2涂层进行紫外光辐照处理而制得，具体的制备步骤为：
a、将水溶性超支化聚合物溶于水中，加入亲水性纳米TiO2和表面活性剂进行混合，使聚合物分子链在纳米TiO2表面缠绕，制得混合液;
b、对聚酰胺基材反渗透膜进行等离子处理，再将步骤a制得的混合液涂覆于反渗透膜的表面，形成超支化聚合物膜，纳米TiO2均匀镶嵌于超支化聚合物膜内，制得复合反渗透膜;
c、利用紫外光对步骤b制得的复合反渗透膜中的纳米TiO2涂层进行辐照处理，实现双亲性改性，改善附着性，再进行干燥，即可制得污水处理用抗污染复合反渗透膜。
优选的，所述水溶性超支化聚合物为铵盐类超支化聚合物或氨基酸型超支化聚合物中的一种。
优选的，所述亲水性纳米TiO2的粒径为5~20nm。
优选的，所述表面活性剂为烷基磺酸钠、烷基硫酸钠中的至少一种。
优选的，所述步骤a中，水溶性超支化聚合物34~40重量份、亲水性纳米TiO2 5~8重量份、表面活性剂1~2重量份、水50~60重量份。
优选的，步骤c所述辐照处理的紫外光波长为280~315nm，辐照距离为0.8~1.2m，辐照时间为10~15min。
优选的，步骤c所述干燥温度为60~70℃，时间为10~12h。
优选的，所述聚酰胺基材反渗透膜的厚度为0.04~0.06mm，孔径为0.5~1nm。
优选的，所述超支化聚合物膜的厚度为0.02~0.05mm。
本发明还提出一种上述制备方法制备得到的污水处理用抗污染复合反渗透膜.
本发明利用水溶性超支化聚合物溶液良好的分散性及存在内部空间等优势，添加纳米TiO2均匀分散并使高分子链在其表面缠绕，使其均匀镶嵌于超支化聚合物膜，不易脱落，具有优异的抗污染性，极大的提高了流通量和过滤效果。进行涂覆，无需将膜层溶解于酸性溶液中，无须加热，易操作，工艺过程更加环保，在操作、生产成本方面更有优势。
