CN101130444B - 低污染复合反渗透膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低污染复合反渗透膜。它包括无纺布层、聚砜支撑层和在聚砜支撑层上的聚酰胺层，特点是在聚酰胺层上有一个交联的PVA层。交联的PVA层，是用含PVA的水溶液，再与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质进行交联反应所得的溶液制成。本发明通过涂敷交联的PVA层，克服了PVA层容易脱落的缺点，提高了复合反渗透膜的抗污染性能，延长了膜的使用寿命。同时本发明还具有易于制备和操作，脱盐率高及水通量大的特点。本发明不但可以应用于水处理过程中，还可为反渗透膜的应用拓展更广泛的领域。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，特别是一种用于水处理的反渗透膜。
背景技术
反渗透技术是在一定的压力作用下，借助于反渗透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它被广泛应用于污水处理以及液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。但反渗透膜在净化水的过程中，也会被水中的一些有机物或者无机物污染，如原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质会吸附在反渗透膜上，造成胶体颗粒污染和生化污染，以前也曾提到使用PVA来涂敷聚酰胺层表面，从而提高其耐污染性能，但其所用的PVA的皂化度较高(99％)，这样溶解时要求水温比较高，接近80℃，比较难以操作。而且在膜片的使用过程中PVA层容易溶于水而脱落，最终失去其保护层的作用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种低污染复合反渗透膜。本发明可以克服PVA层容易脱落的缺点，提高复合反渗透膜的抗污染性能，延长膜的使用寿命。同时本发明还具有易于制备和操作，并具有脱盐率高及水通量大的特点，可为反渗透膜应用拓展更广泛的领域。
本发明是这样实现的。低污染复合反渗透膜，包括无纺布层、聚砜支撑层和在聚砜支撑层上的聚酰胺层，其特征在于：在聚酰胺层上有一个交联的PVA(聚乙烯醇)层。
上述的低污染复合反渗透膜中，所述交联的PVA层，是用含PVA的水溶液，与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质，在盐酸、硫酸或硝酸的催化作用下进行交联反应所得的溶液制成。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述交联的PVA层，可用PVA0.05～20份与80～99.95份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.01～10份和盐酸、硫酸或硝酸0.05～5份进行交联反应所得的溶液制成；所述份为重量份。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述交联的PVA层，较好地是用PVA0.1～10份与90～99.9份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.05～5份和盐酸、硫酸或硝酸0.05～1.5份进行交联反应所得的溶液制成；所述份为重量份。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述交联的PVA层，更好地是用PVA0.9～5份与95～99.1份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.1～2份和盐酸、硫酸或硝酸0.1～1份进行交联反应所得的溶液制成。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述的交联反应所得的溶液中，还加有环氧化合物。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述的环氧化合物，可以是乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油、二缩水甘油醚、缩水甘油丁基醚、新戊二醇二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧氟醚、三甘醇中的一种物质或两种及两种以上物质的混合物。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述的交联反应所得的溶液，加入有0.01～1.5份环氧化合物。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述的交联反应所得的溶液，更好地是加入0.1～1.5份环氧化合物。
前述的低污染复合反渗透膜中，所述交联的PVA层，是取PVA溶解于50～70℃的水中，拌匀，得水溶液；再与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质，在盐酸、硫酸或硝酸的催化作用下进行交联反应，然后加入环氧化合物，得到交联的PVA层。
与现有技术比较，本发明通过涂敷交联的PVA层，克服了PVA层容易脱落的缺点，更提高了复合反渗透膜的抗污染性能，延长了膜的使用寿命。同时本发明还具有易于制备和操作，脱盐率高及水通量大的特点。本发明不但可以应用于水处理过程中，还可为反渗透膜的应用拓展更广泛的领域。
具体实施方式
低污染复合反渗透膜，包括无纺布层、聚砜支撑层和在聚砜支撑层上的聚酰胺层，特点是：在聚酰胺层上有一个交联的PVA层。交联的PVA层，是用含PVA的水溶液，再与选自脂肪族二醛、羟基脂肪酸、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质进行交联反应所得的溶液制成。在交联反应所得的溶液中，加有环氧化合物。加入的环氧化合物，可以是乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油、二缩水甘油醚、缩水甘油丁基醚、新戊二醇二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧氟醚、三甘醇中的一种物质，也可以是其中两种或两种以上物质的混合物。水溶液的制备，是取一定量的PVA，溶解于50～70℃的水中，拌匀，得水溶液。
以下是本发明的具体比较例和实施例
比较例1：现有技术制备的有无纺布层、聚砜支撑层和聚酰胺层的反渗透膜。
使用含有16％聚砜的DMF溶液组成的多孔聚砜支撑膜(即聚砜支撑层)，放入2.5％的间苯二胺(MPDA)溶液约1分钟。胺溶液均含有0.1wt％的十二烷基磺酸钠(SDBS)表面活性剂。经MDPA(A)浸泡后的支撑膜放在纸巾上用橡胶辊滚动去除正面及背面多余的溶液。然后将这种支撑层与均苯三甲酰氯(B)的有机溶液接触50秒，形成聚酰胺层，接着放入40℃～100℃烘箱中保持10分钟，形成聚酰胺复合反渗透膜，测定其接触角为45°。
在225psi压力、温度25℃、pH6.5～7.5的含氯化钠2000ppm的水溶液的条件下检测初始值，并添加200ppm的牛奶进行污染试验，所得结果如表1。
实施例1：
与比较例1的不同点是，在聚酰胺层上增加了一个交联的PVA层，得到最终的复合反渗透膜。交联的PVA层，是用平均聚合度为1000(n＝1000)、皂化度为75％的聚乙烯醇(PVA)3kg溶解于60℃的97kg热水中，拌匀后，再加入0.5kg的戊二醛和0.2kg的盐酸，继续搅拌使其充分反应，将反应所得的溶液涂敷于聚酰胺层上，再干燥制得。本例的复合反渗透膜，测定其接触角为22°，采用与比较例1相同的测试方法，所得结果见表1。
实施例2：
除用平均聚合度为500(n＝500)、皂化度为75％的聚乙烯醇(PVA)代替实施例1中的聚乙烯醇(PVA)之外，采用与实施例1相同的操作制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为21°，然后采用与比较例1相同的测试方法，所得结果见表1。
实施例3：
除用0.8kg乙二醛代替0.5kg戊二醛之外，采用与实施例1相同的操作制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为20°，然后采用与比较例1相同的测试方法，所得结果如表1。
实施例4：
除用丁二酸酐0.3kg代替戊二醛0.5kg之外，采用与实施例1相同的操作制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为23°，然后采用与比较例1相同的测试方法，所得结果如表1。
实施例5：
除用脲甲醛0.2kg代替戊二醛0.5kg之外，采用与实施例1相同的操作制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为22°，然后采用与比较例1相同的测试方法，所得结果如表1。
实施例6：
除用碳酸锆铵0.2kg代替戊二醛0.5kg之外，采用与实施例1相同的操作制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为21°，然后采用与比较例1相同的测试方法，所得结果如表1。
表1
从表1中可以看出，随着用200ppm的牛奶的有机污染，增加了交联的PVA层的反渗透膜，在长时间的运行过程中，它的通量下降的百分比明显比没有交联PVA层的聚酰胺复合反渗透膜的通量下降百分比小的多。
实施例7：
除了在形成的交联的PVA层溶液里添加1kg缩水甘油之外，采用与实施例3相同的方法制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为23°，然后采用与实施例1相同的测试方法，所得结果如表2。
实施例8：
除了在形成交联的PVA层的溶液里添加1.2kg乙二醇二缩水甘油醚之外，采用与实施例3相同的方法制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为22°，然后采用与实施例1相同的测试方法，所得结果如表2。
实施例9：
除了在形成交联的PVA层的溶液里添加0.8kg二缩水甘油醚之外，采用与实施例3相同的方法制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为23°，然后采用与实施例1相同的测试方法，所得结果如表2。
实施例10：
除了在形成交联的PVA层的溶液里添加0.9kg三甘醇之外，采用与实施例3相同的方法制备得到复合反渗透膜。测定其接触角为22°，然后采用与实施例1相同的测试方法，所得结果如表2。
表2
从表2可以看出，添加环氧化合物可以进一步提高反渗透膜的抗污染性能，而且在污染过程中它的通量下降百分比会更小，产品性能更好。
Claims (10)
1.低污染复合反渗透膜，包括无纺布层、聚砜支撑层和在聚砜支撑层上的聚酰胺层，其特征在于：在聚酰胺层上有一个交联的PVA层。
2.根据权利要求1所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述交联的PVA层，是用含PVA的水溶液，与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质，在盐酸、硫酸或硝酸的催化作用下进行交联反应所得的溶液制成。
3.根据权利要求2所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述交联的PVA层，是用PVA0.05～20份与80～99.95份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.01～10份和盐酸、硫酸或硝酸0.05～5份进行交联反应所得的溶液制成；所述份为重量份。
4.根据权利要求3所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述交联的PVA层，是用PVA0.1～10份与90～99.9份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.05～5份和盐酸、硫酸或硝酸0.05～1.5份进行交联反应所得的溶液制成。
5.根据权利要求4所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述交联的PVA层，是用PVA0.9～5份与95～99.1份水构成的水溶液，再与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质0.1～2份和盐酸、硫酸或硝酸0.1～1份进行交联反应所得的溶液制成。
6.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述的交联反应所得的溶液中，还加有环氧化合物。
7.根据权利要求6所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述的环氧化合物，可以是乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油、二缩水甘油醚、缩水甘油丁基醚、新戊二醇二缩水甘油醚、多缩水甘油醚、环氧氟醚、三甘醇中的一种物质或两种及两种以上物质的混合物。
8.根据权利要求7所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述的交联反应所得的溶液中，加有0.01～1.5份环氧化合物。
9.根据权利要求8所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述的交联反应所得的溶液中，加有0.1～1.5份环氧化合物。
10.根据权利要求9所述的低污染复合反渗透膜，其特征在于：所述交联的PVA层，是将PVA溶解于50～70℃的水中，拌匀，得水溶液；再与选自脂肪族二醛、酸酐或多价阴离子盐化合物中的一种物质，在盐酸、硫酸或硝酸的催化作用下进行交联反应，然后加入环氧化合物，得到交联的PVA层。
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