薄膜復(fù)合滲透膜制造技術(shù)

一種包括支撐層和截留層的雙層滲透膜。包埋網(wǎng)狀物的支撐層由相分離聚合物制成，且厚度為50μm至200μm。粘附在支撐層的截留層由薄膜復(fù)合聚合物制成，且厚度為0.05μm至3μm。包埋在支撐層中的網(wǎng)狀物具有30％至70％的開孔面積，60-300目的網(wǎng)目尺寸，和45-150μm的厚度。還公開了制備上述膜的方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】薄膜復(fù)合滲透膜
技術(shù)介紹
反向滲透和正向滲透兩者均已用于水處理。反向滲透是壓力驅(qū)動的過程，需要在膜上施加高壓。為承受高達1200psi的壓力，反向滲透膜具有致密的聚合物基體層，這往往會導(dǎo)致結(jié)垢。相反，正向滲透是擴散驅(qū)動而不是壓力驅(qū)動的過程。在正向滲透過程中，利用相當(dāng)高濃度的溶液，即提取液，來產(chǎn)生跨膜的靜水滲透壓梯度，以從膜另一側(cè)的原料液(如海水、鹽水或任意廢水)提取淡水。由于該過程利用自然滲透，所以需要很少的能量。市售的正向滲透膜，通常由纖維素基聚合物制成，具有不理想的耐用性和性能。需要開發(fā)一種耐用且高效的正向滲透膜。專利技術(shù)概要本專利技術(shù)是基于一個意外的發(fā)現(xiàn):即，一種耐用的薄膜復(fù)合(thin filmcomposite,“TFC”)膜，其既具有高的水通量又具有高的鹽截留(saltrejection)，用于正向滲透應(yīng)用。本專利技術(shù)的一個方面涉及雙層滲透膜，其包括支撐層和截留層。所述支撐層中包埋有網(wǎng)狀物，由相分離聚合物制成。其厚度為50至200μπι(例如，60-180μπι、70-160μπι和80-120 μ m)。截留層粘附在支撐層上，由TFC聚合物制成。其厚度為0.05至3 μ m(例如，0.06-1μπι和0.1-0.5μπι)。包埋支撐層中的網(wǎng)狀物具有30 %至70 %的開孔面積(openarea)(例如，40-70%和 50-70% ),60-300 目的網(wǎng)目尺寸(例如，90-250 目和 100-180 目，根據(jù)美國篩制標(biāo)準(zhǔn)(U.S.Sieve Series Standards)測量)和45_150μπι的厚度(例如，50-145 μ m 和 55-140 μ m)。 本專利技術(shù)的另一個方面涉及制備前述膜的方法。所述方法包括如下步驟:(i)將流延用聚合物施加在網(wǎng)上以形成包埋網(wǎng)狀物的流延溶液層，所述流延溶液層含有5wt%至30wt%的聚合物和70wt% _95 1:%的水混溶性溶劑；(ii)用凝結(jié)溶劑凝結(jié)所述流延溶液層以使流延溶液層轉(zhuǎn)變?yōu)橹螌樱灰约?iii)通過界面聚合，用截留層涂覆支撐層的表面。涂覆步驟可以通過在支撐層表面上使多官能胺的水性溶液和多官能酰基鹵的無水溶液反應(yīng)來進行。本專利技術(shù)的詳細內(nèi)容列于下面的說明書中。從說明書和從權(quán)利要求中，本專利技術(shù)其它的特征、目的和優(yōu)點將是顯而易見的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種雙層的滲透膜，其具有高水通量和高鹽截留。除了正向滲透的應(yīng)用之外，該膜還可以用在其它的應(yīng)用中。特別地，該膜可用于滲透驅(qū)動的水凈化和過濾、海水脫鹽、被污染廢水性溶液的凈化和過濾、壓力阻尼滲透(pressure-retardedosmosis),以及低壓驅(qū)動液體過濾。 所述膜包含兩層，即，支撐層和截留層。所述支撐層為膜的截留層提供支撐。其為高度多孔的，厚度為50-200 μ m。這種微孔支撐膜可以具有沿膜橫截面方向的非對稱結(jié)構(gòu)。更具體地，其可具有致密側(cè)和多孔側(cè)。支撐層可由任意合適的聚合物制成。見J.Mulder的Basic PrinciplesofMembrane Technology (膜分離技術(shù)的基本原理)(第二版)；以及Handbook of IndustrialMembrane Technology (工業(yè)膜技術(shù)手冊)(M.C.Porter 主編，William Andrew 出版 /Noyes1990)。例如，支撐層可由相分離聚合物制成。相分離聚合物是一種在相分離過程中形成多孔膜的聚合物，所述相分離過程可以若干種方法引發(fā)(例如，通過改變溫度和通過改變聚合物溶液的濃度)。浸入沉淀為相分離方法的一個實例，可用來制備本專利技術(shù)的膜。相分離聚合物的實例包括但不限于聚醚砜、聚苯砜、聚苯硫醚砜、聚丙烯腈、纖維素酯、聚苯醚、聚丙烯、聚偏二氟乙烯(polyvinyledenefluoride)、聚氯乙烯、聚芳砜、聚苯砜、聚醚醚酮、聚砜、聚酰胺、聚酰亞胺及其組合。支撐層包含包埋其中的網(wǎng)狀物。所述網(wǎng)狀物具有30-70%的開孔面積，60-300目的網(wǎng)目尺寸和45-150 μ m的厚度。所述網(wǎng)狀物可以是織造單絲網(wǎng)狀物或非織造織物網(wǎng)狀物。織造單絲網(wǎng)狀物的實例包括但不限于聚酯織造篩、聚丙烯織造篩、織造丙烯酸，織造尼龍篩及其組合。非織造織物網(wǎng)狀物的實例包括但不限于聚酯、聚丙烯、聚烯烴共混物、聚酯-聚烯烴復(fù)合材料、尼龍及其組合。應(yīng)注意，與用在反向滲透膜中的網(wǎng)狀物不同，用在本專利技術(shù)的膜中的網(wǎng)狀物是多孔的且具有高開孔面積。至于粘附至支撐層的截留層，其由TFC制成且厚度為0.05μπι至3μπι。TFC聚合物是可以在支撐層表面上形成超薄截留層(厚度小于3 μ m)的聚合物。實例包括但不限于聚酰胺、聚酰亞胺、纖維素酯、聚脲、聚表胺、聚(哌嗪酰胺)、磺化聚呋喃、磺化聚砜、羧基化聚砜、聚乙烯醇及其組合。超薄截留層可通過采用至少如下五種方法而由TFC聚合物形成:(I)將聚合物溶液浸涂到支撐層之上并原位干燥，(2)在支撐層表面使一組反應(yīng)性單體界面聚合，(3)分別流延超致密的截留層薄膜，然后將其層疊到支撐層，(4)將反應(yīng)性單體或預(yù)聚物浸涂到支撐層上，隨后用加熱或輻照進行后固化，以及(5)直接從氣相單體等離子體沉積阻隔膜。見 Robert J.Petersen, J.0f Membrane Science, 83:81-150 (1993)。磺化聚呋喃可通過以下方法制備:(I)其中使用含有糠醇和硫酸的水性溶液浸涂聚砜支撐層，被涂覆的支撐層然后在125°C至140°C的空氣烘箱中加熱15分鐘，導(dǎo)致在聚砜支撐層表面上形成磺化聚呋喃截留層。方法(2)是優(yōu)選的方法，通過使兩種不混溶的溶液相互反應(yīng)，在支撐層的表面上進行。兩種溶液各自包含一種單體，其與另外一種進行反應(yīng)以形成聚合物。見DavidM.Teegarden, Polymer Chemistry:Introductionto an Indispensable Science (2004)。例如，作為用于截留層的聚合物，聚脲可通過使聚乙烯亞胺的水性溶液和甲苯二異氰酸酯的己烷溶液之間界面聚合反應(yīng)來形成。同樣地，聚表胺可以通過聚表氯醇與1，2_乙二胺反應(yīng)制成，而聚(哌嗪酰胺)可以通過哌嗪與多官能酰基鹵反應(yīng)而制成，所述多官能酰基鹵例如為間苯二酰氯、對苯二酰氯、均苯三酰氯及其組合。聚酰胺可以通過多官能胺和多官能酰基鹵的界面聚合而形成。多官能胺是含有兩個或更多個伯或仲氨基基團的脂肪族、芳香族、雜環(huán)基或者脂環(huán)族化合物。實例包括但不限于間苯二胺、對苯二胺、哌嗪、2-甲基哌嗪、N,N-二甲基乙二胺(N, N-dimethylethylenedlamine)、I, 3, 5-三氨基苯及其組合。優(yōu)選地，多官能胺在應(yīng)用于支撐層的表面之前先溶于水中。另一方面，多官能酰基鹵是含有兩個或更多個酰基鹵基團的脂肪族、芳香族、雜環(huán)族或脂環(huán)族化合物。實例包括但不限于間苯二酰氯、對苯二酰氯、均苯三酰氯、1，2，4-苯三酰三氯及其組合。優(yōu)選地，多官能酰鹵化物溶解在與水不混溶的溶劑中，如飽和脂肪烴和脂環(huán)烴，例如、正己烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、環(huán)辛烷、乙基環(huán)己烷、1-辛烯、1-癸烯、合成異構(gòu)烷油(ISOPAR)系列及其組合。下面所描述的是制備本專利技術(shù)的膜的步驟。膜的支撐層通過浸入沉淀在下面三個步驟中獲得:第一，相分離聚合物本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃浩勇，段偉，
申請(專利權(quán))人：新加坡國立大學(xué)，
類型：
國別省市：