專利名稱：反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法。
反滲透膜用于分離水和鹽，復(fù)合膜親水性官能團(tuán)的增加和荷電性的提高均有利于提高分離效率。1987年，Allegrezza在Ultrapure Water(4，753)中報導(dǎo)了一系列具有高通量、良好耐氯性和對一價鹽的稀溶液有良好截鹽率的磺化聚砜膜，利用了磺酸基是以離子形式存在的強(qiáng)親水性基團(tuán)的原理；1996年，Journal ofMembrane Science(11439)報導(dǎo)Ashish Kulkarni用氫氟酸等處理聚酰胺復(fù)合膜可以提高其分離性能，因為酸使聚酰胺超薄功能層發(fā)生水解，產(chǎn)生的羧基和氨基均為離子形式存在的親水性基團(tuán)，復(fù)合膜性能提高；但酸處理復(fù)合膜改性需要的時間長，過度水解將使復(fù)合膜的截鹽率大幅度下降，且酸處理使復(fù)合膜的機(jī)械性能下降，酸的毒性和腐蝕性很大，對設(shè)備要求苛刻；磺化聚砜的化學(xué)穩(wěn)定性不如聚砜。
本發(fā)明目的是提供一種反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法，本發(fā)明方法中復(fù)合膜的制備分為多孔支撐層的制備、表面活性劑在多孔支撐層上的吸附、超薄功能層形成三個階段。
復(fù)合膜中超薄功能層和多孔支撐層間的內(nèi)界面的化學(xué)元素組成和荷電性影響復(fù)合膜性能；表面活性劑通過官能團(tuán)在多孔支撐層表皮層上形成致密的選擇性定向吸附層；非離子表面活性劑引入親水性基團(tuán)改善界面的親水性以提高與水的相互作用；離子型表面活性劑不但引入了親水性官能團(tuán)，而且通過靜電排斥作用提高截鹽率；內(nèi)界面表面活性劑致密吸附層的引入也改變了超薄功能層與多孔支撐層之間的界面結(jié)合能。
本發(fā)明采用以下步驟形成反滲透復(fù)合膜1).不對稱多孔支撐層的制備鑄膜液由13.5％～18％的雙酚A聚砜和2％～10％的磷酸三丁酯溶于N，N-二甲基甲酰胺組成，按Loeb-sourirajan法在聚酯無紡布上制備不對稱多孔膜；2).多孔支撐層上致密吸附層的形成用不同的表面活性劑配制水溶液，所采用的表面活性劑有(1)非離子型表面活性劑Tween系列(2)具有下列結(jié)構(gòu)的兩性離子型表面活性劑
這里R1＝H，CH3，C2H5，C3H7，(C6H5-R7)m，R7＝H、O、SO2、CO，CH2，m＝0～3R2＝CH3，C2H5，C3H7，Hn(n＝0，1)R3、R4、R5、R6＝H，CH3M＝Na，K用Tween配制0.005～0.2ml/l的水溶液，用上述結(jié)構(gòu)的兩性離子型表面活性劑配制0.005～5g/l的水溶液，處理液的溫度為10～40℃，使多孔支撐層的致密表皮層平整的浸于該處理液1～24小時，用大量的純凈水淋洗處理后的多孔支撐層，當(dāng)用兩性離子型表面活性劑時洗至淋洗液的電導(dǎo)率＜10μs/cm；3).超薄功能層的形成超薄功能層在處理后的致密表皮層上形成，超薄功能層的復(fù)合液分為A液2％～2.5間苯二胺水溶液；B液0.1％～0.25％酰氯的正己烷溶液，其中，二酰氯與三酰氯的比例為2∶3～3∶2；C液0.1％～0.5％的聚乙烯醇水溶液；將多孔支撐層浸A液3～6分鐘，晾干，浸B液0.5～1.5分鐘，再浸C液0.5～1.5分鐘，最后于97±5℃下后處理5～10分鐘；用本發(fā)明方法制備的復(fù)合膜性能截鹽率94％～97％，產(chǎn)水率0.55m3/m2.d～1.02m3/m2.d；截鹽率相對提高率達(dá)10％以上，產(chǎn)水率相對提高率高達(dá)80％以上；本發(fā)明反應(yīng)條件溫和易控，操作簡便安全，試劑價廉易得，無污染，對設(shè)備無特殊要求；由于僅為表面吸附，對多孔支撐層的物理機(jī)械穩(wěn)定性無影響，同時不影響復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性；本發(fā)明使反滲透復(fù)合膜在簡單的配方和工藝條件下獲得優(yōu)良的分離性能，所制備的反滲透復(fù)合膜性能已達(dá)到較高水平。
本發(fā)明提供的實施例如下實施例1鑄膜液雙酚A聚砜濃度14％，磷酸三丁酯濃度2％；表面活性劑用0.01ml/l的Tween-80水溶液，溫度15℃，處理時間為12小時，A液2％間苯二胺，B液0.2％酰氯，其中間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝3∶2，C液0.3％聚乙烯醇水溶液，浸A液3分鐘，B液1分鐘，C液1分鐘，后處理于97±2℃下6分鐘，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.6％，產(chǎn)水率＝0.77m3/m2.d。
實施例2僅改變Tween-80水溶液的濃度為0.1ml/l，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝95.0％，產(chǎn)水率＝0.61m3/m2.d。
實施例3選用Tween-60，其濃度為0.05ml/l，其水溶液的溫度為30℃，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.0％，產(chǎn)水率＝0.68m3/m2.d。
實施例4鑄膜液雙酚A聚砜濃度13.5％，磷酸三丁酯濃度2％；表面活性劑用0.05ml/l的Tween-20水溶液，溫度20℃，處理時間為12小時，A液2.5％間苯二胺，B液0.2％酰氯，其中間苯二酰氯∶均苯三酰氯＝1∶1，C液0.3％聚乙烯醇水溶液，浸A液3分鐘，B液1分鐘，C液1分鐘，后處理于97±2℃下6分鐘，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.2％，產(chǎn)水率＝0.50m3/m2.d。
實施例5表面活性劑為對氨基苯磺酸鈉R1＝H，R2不存在，R3＝R4＝R5＝R6＝H，濃度為0.01g/l，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝94.2％，產(chǎn)水率＝0.77m3/m2.d。
實施例6僅改變對氨基苯磺酸鈉的濃度為2g/l，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.8％，產(chǎn)水率＝1.02m3/m2.d。
實施例7僅改變對氨基苯磺酸鈉的濃度為3.5g/l，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝97.0％，產(chǎn)水率＝0.77m3/m2.d。
實施例8鑄膜液雙酚A濃度為15％，磷酸三丁酯濃度5％，選用對氨基苯磺酸鉀，其濃度為0.1g/l，水溶液溫度為35℃，處理時間4小時，浸A液5分鐘，B液40秒，C液1.5分鐘，后處理于98±2℃下8分鐘，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.4％，產(chǎn)水率＝0.75m3/m2.d。
實施例9選用結(jié)構(gòu)為R3＝R5＝CH3，R4＝R6＝H，濃度為0.1g/l的二甲基對氨基苯磺酸鈉水溶液，其余條件同1，所得復(fù)合膜性能為截鹽率＝95.0％，產(chǎn)水率＝0.65m3/m2.d。
實施例10選用結(jié)構(gòu)為R1＝R2＝CH3，R3＝R4＝R5＝R6＝H，濃度為1g/l的兩性離子型表面活性劑水溶液，其溫度為40℃，處理時間4小時，所得復(fù)合膜性能截鹽率＝96.0％，產(chǎn)水率＝0.75m3/m2.d。
權(quán)利要求
1.一種反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法，其特征在于采用以下步驟形成反滲透復(fù)合膜1).不對稱多孔支撐層的制備鑄膜液由13.5％～18％的雙酚A聚砜和2％～10％的磷酸三丁酯溶于N，N-二甲基甲酰胺組成，按Loeb-sourirajan法在聚酯無紡布上制備不對稱多孔膜；2).多孔支撐層上致密吸附層的形成用不同的表面活性劑配制水溶液，所采用的表面活性劑有(1)非離子型表面活性劑Tween系列(2)具有下列結(jié)構(gòu)的兩性離子型表面活性劑
這里R1＝H，CH3，C2H5，C3H7，(C6H5-R7)m，R7＝H、O、SO2、CO，CH2，m＝0～3R2＝CH3，C2H5，C3H7，Hn(n＝0，1)R3、R4、R5、R6＝H，CH3M＝Na，K用Tween配制0.005～0.2ml/l的水溶液，用上述結(jié)構(gòu)的兩性離子型表面活性劑配制0.005～5g/l的水溶液，處理液的溫度為10～40℃，使多孔支撐層的致密表皮層平整的浸于該處理液1～24小時，用大量的純凈水淋洗處理后的多孔支撐層，當(dāng)用兩性離子型表面活性劑時洗至淋洗液的電導(dǎo)率＜10μs/cm；3).超薄功能層的形成超薄功能層在處理后的致密表皮層上形成，超薄功能層的復(fù)合液分為A液2％～2.5間苯二胺水溶液；B液0.1％～0.25％酰氯的正己烷溶液，其中，二酰氯與三酰氯的比例為2∶3～3∶2；C液0.1％～0.5％的聚乙烯醇水溶液；將多孔支撐層浸A液3～6分鐘，晾干，浸B液0.5～1.5分鐘，再浸C液0.5～1.5分鐘，最后于97±5℃下后處理5～10分鐘；
2.如權(quán)利要求所述的反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法，其特征在于所述的非離子表面活性劑Tween系列為Tween-20，Tween-60，Tween-80；
3.如權(quán)利要求所述的反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法，其特征在于兩性離子型表面活性劑R1＝H，CH3；
4.如權(quán)利要求所述的反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法，其特征在于兩性離子型表面活性劑R2＝CH3，Hn，n＝0，1。
全文摘要
本發(fā)明屬于反滲透復(fù)合膜內(nèi)界面表面活性劑吸附改性方法;該方法由制備多孔支撐層、表面活性劑在多孔支撐層上吸附、形成超薄功能層三個步驟制備反滲透膜,通過表面活性劑內(nèi)界面吸附提高反滲透復(fù)合膜的性能;制得的復(fù)合膜截鹽率94%～97%,產(chǎn)水率0.55m
文檔編號B01D71/54GK1257747SQ98120000
公開日2000年6月28日 申請日期1998年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月24日
發(fā)明者曹艷霞, 鄭國棟, 徐紀(jì)平 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所