專(zhuān)利名稱(chēng)：一種強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，屬于反滲透生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，反滲透膜應(yīng)用領(lǐng)域已從傳統(tǒng)的海水淡化、苦咸水脫鹽拓展至食品加工、工業(yè)超純水生產(chǎn)以及造紙、電鍍、石油化工、制藥、印染等工業(yè)廢水和城市生活污水的處理。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，膜污染問(wèn)題日趨凸現(xiàn)。因此，對(duì)膜污染進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，揭示膜污染成因，對(duì)提高膜抗污染能力、延長(zhǎng)使用壽命、降低處理成本，推動(dòng)反滲透膜技術(shù)向更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展具有重要意義。(解利昕、王世昌.反滲透海水淡化技術(shù)應(yīng)用[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2004，M (4) :66-69.) 一般地，膜污染指污染物堵塞膜孔道引起的不可逆膜通量下降，濃差極化、濾餅壓縮引起的可逆膜通量下降，以及其他因素造成膜的物理?yè)p傷和化學(xué)損傷使分離率下降等。其可分為有機(jī)物吸附污染、無(wú)機(jī)物沉淀污染兩種類(lèi)型，實(shí)際運(yùn)行中多是這兩種類(lèi)型相伴發(fā)生，共同作用。(反滲透膜污染成因與防治.工業(yè)用水與廢水.Vol. 39No. Ii^eb.，2008)目前，耐污染膜的開(kāi)發(fā)主要分為兩大類(lèi)方式，即復(fù)合涂層類(lèi)和膜面改性類(lèi)。復(fù)合涂層類(lèi)是利用聚乙烯醇、聚醚等高分子在反滲透膜表面再涂覆一層薄膜。此類(lèi)方法具有操作簡(jiǎn)便、設(shè)備要求低、初期效果明顯等優(yōu)勢(shì)，但是不得不面對(duì)水通量下降、結(jié)合強(qiáng)度不夠等缺陷。(U. S. Pat. No. 4559139 ；李娜，劉忠洲，續(xù)曙光.耐污染膜——聚乙烯醇膜的研究進(jìn)展[J].膜科學(xué)與技術(shù)，1999，19 (3) 1-7.)而膜面改性類(lèi)包括的具體方式較多，如表面活性劑進(jìn)行物理改性(MichelleC W, John T P, Andrew Ζ.Bench scale testing of surfactant modified reverse osmosis/nanofiltration membranes [J]. Desalination，1998，115 :15-32.)；酸堿、氧化還原等化學(xué)改性；紫外光輻射、電子束輻射等接枝改性(Gilron J, Belfer S，Vaisanen P，et al. Effects of surface modification antifouling and performance properties of reverse osmosis membranes [J], Desalination, 2001,140(2) :167-179.)；親水性聚合物與支撐材料的共混改性(Kim S H, Kwak S Y, Suzuki Τ. Positron Annihilation Spectroscopic evidence to demonstrate the flux-enhancement mechanism in morphology-controlled Thin-Film-Composite (TFC)membrane[J]. Environmental Science&Technology,2005, 39(6) :1764-1770.)。這些方式又共同面對(duì)設(shè)備要求高、成本提高、操作復(fù)雜等弊端。因此現(xiàn)有耐污染膜的開(kāi)發(fā)技術(shù)，存在著很大的發(fā)展空間。世界主要反滲透膜生產(chǎn)商在抗污染膜的開(kāi)發(fā)上主要采用兩種技術(shù)。一種如專(zhuān)利 U. S. Pat. No. 0251883,U. S. Pat. No. 6551536,U. S. Pat. No. 0077243,U. S. Pat. No. 0005997 和 U. S. Pat. No. 0121844等中所述的采用超支化親水聚合物、TiO2/高分子聚合物雜化、聚合物凝膠和聚合物環(huán)氧等材料進(jìn)行的直接涂層技術(shù)；一種則如專(zhuān)利U. S. Pat. No. 066298以及文獻(xiàn)(Polymer 48 Q007) 1165 1170)中所提及的表聚乙二醇表面接枝技術(shù)。經(jīng)過(guò)上述技術(shù)處理后的反滲透膜在抗無(wú)機(jī)結(jié)垢和抗有機(jī)污染能力上具有明顯提升。但上述專(zhuān)利在雜環(huán)環(huán)氧原位固化接枝的技術(shù)上并未作相關(guān)嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，利用雜環(huán)環(huán)氧原位固化與接枝技術(shù)，提供一種強(qiáng)化反滲透膜抗有機(jī)和無(wú)機(jī)污染的新方法，可以在一定程度上克服現(xiàn)有反滲透膜抗污染能不足的現(xiàn)狀。本發(fā)明的技術(shù)方案是它包括低壓、超低壓和海水淡化型反滲透膜，其特征在于 該方法是將10 30份環(huán)氧、10 30聚醚多元醇或聚醚胺混合、5 15份交聯(lián)劑、5 15 份固化劑和5 10份催化劑加入到1000份純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，在90 120°C下進(jìn)行固化與接枝，制備抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。所述的環(huán)氧為三聚氰酸三縮水甘油胺、對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂、二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂、對(duì)苯二甲酸二縮水甘油酯。所述的聚醚多元醇或聚醚胺聚合度為200 1000。涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，在90_120°C下進(jìn)行固化和烘干處理15-25分鐘。所述的環(huán)氧為0. 0. 3%的三聚氰酸三縮水甘油胺所述的固化劑為咪唑。所述的交聯(lián)劑為戊二醛或乙二醛。所述的催化劑為三乙胺或鹽酸。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明提供一種強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的技術(shù)，其適用于低壓、超低壓和海水淡化型反滲透膜。該方案采用溶液涂層技術(shù)，將含有雜環(huán)環(huán)氧及相關(guān)功能組分的溶液涂敷于反滲透膜脫鹽層表面，然后采用熱處理，在膜表面進(jìn)行原位固化與接枝形成有效抗污層。本發(fā)明通過(guò)特殊雜環(huán)環(huán)氧的原位固化接枝在膜表面引入涂層。在熱處理過(guò)程中， 雜環(huán)環(huán)氧及相關(guān)催化組分的引入使其在參與固化反應(yīng)的同時(shí)，還可以開(kāi)環(huán)與反滲透膜面原有活性點(diǎn)如羥基等發(fā)生反應(yīng)，使涂層可以通過(guò)化學(xué)鍵固定在反滲透膜面上，從而形成有效牢固的抗污染層。同時(shí)，固化后涂層的形成有效提高了膜面的親水性、降低膜面荷電性、提高表面光滑度，從而強(qiáng)化了反滲透膜的抗污染能力，最終實(shí)現(xiàn)反滲透系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行， 達(dá)到經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的目的。本發(fā)明所述原位環(huán)氧固化接枝技術(shù)包括首次使用了帶有特殊雜環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧試劑、多樣化固化原理包括堿性或酸性開(kāi)環(huán)技術(shù)的使用、固化劑分子結(jié)構(gòu)的抗污染能力優(yōu)選和技術(shù)特征的簡(jiǎn)單而高效性?？咕阅艿脑鰪?qiáng)，可以大幅度減少反滲透清洗次數(shù)，減少了化學(xué)清洗溶液對(duì)膜元件表面的損傷，有效延長(zhǎng)了反滲透膜的使用壽命。從組件層面考慮，利用該技術(shù)處理后的反滲透膜膜片與帶有抗菌能力的濃水隔網(wǎng) (抗菌性濃水格網(wǎng)及其制備方法申請(qǐng)?zhí)枮?01110168109 結(jié)合使用后，組件的抗菌抗污染能力將有極大提升。從而減少了外部預(yù)處理和系統(tǒng)清洗的投入，降低了反滲透系統(tǒng)處理費(fèi)用，同時(shí)清洗溶液的排放也隨之減少，有效的保護(hù)了環(huán)境。根據(jù)以上技術(shù)方案，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明后的滲透膜清洗頻率約為現(xiàn)有滲透膜清洗頻率的50%，使用年限為現(xiàn)有滲透膜使用年限的1. 3 2倍。
本發(fā)明與傳統(tǒng)反滲透對(duì)比進(jìn)行抗污染性能評(píng)測(cè)，測(cè)定條件為壓力60psi、溫度 250C、IOOOppm氯化鈣與碳酸鈉混溶液，組件測(cè)試結(jié)果如附圖。圖中用正方形連接的曲線(xiàn)為時(shí)代沃頓公司普通膜片抗通量衰減能力；用三角形連接的曲線(xiàn)為按實(shí)施例1方案，0. 5%聚醚多元醇濃度處理后膜片抗通量衰減能力；用正方形連接的曲線(xiàn)為按實(shí)施例1方案，0.8%聚醚多元醇濃度處理后膜片抗通量衰減能力。 從上表可以看出，采用本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有反滲透膜進(jìn)行雜環(huán)環(huán)氧固化接枝后抗污染能力明顯增強(qiáng)。


圖1為發(fā)明與傳統(tǒng)反滲透抗污染性能對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 取IOkgO. 1-0. 3%的三聚氰酸三縮水甘油胺、IOkg聚醚多元醇或聚醚胺 (聚醚多元醇或聚醚胺的聚合度為200 1000)、5kg戊二醛或乙二醛、5kg咪唑和5kg三乙胺或鹽酸加入到IOOOkg純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，所用烘干設(shè)備為烤箱，在 120°C下進(jìn)行固化和烘干處理15分鐘，即可形成抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。實(shí)施例2 取30kg 二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂、30kg聚醚多元醇或聚醚胺(聚醚多元醇或聚醚胺的聚合度為200 1000)、15kg戊二醛或乙二醛、15kg咪唑和IOkg三乙胺或鹽酸加入到IOOOkg純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，所用烘干設(shè)備為烤箱，在90C下進(jìn)行固化和烘干處理25分鐘，即可形成抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。實(shí)施例3 取20kg對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂、20kg聚醚胺(聚醚胺的聚合度為200 1000)、IOkg乙二醛、IOkg咪唑和7. 5kg鹽酸加入到IOOOkg純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，所用烘干設(shè)備為烤箱，在105°C下進(jìn)行固化和烘干處理20分鐘，即可形成抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。實(shí)施例4 取18kg對(duì)苯二甲酸二縮水甘油酯、19kg聚醚多元醇(聚醚多元醇的聚合度為200 1000)、9kg戊二醛、9kg咪唑和8kg三乙胺加入到IOOOkg純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，所用烘干設(shè)備為烤箱，在105°C下進(jìn)行固化和烘干處理20分鐘，即可形成抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，它包括低壓、超低壓和海水淡化型反滲透膜， 其特征在于該方法是將10 30份環(huán)氧、10 30聚醚多元醇或聚醚胺混合、5 15份交聯(lián)劑、5 15份固化劑和5 10份催化劑加入到1000份純水中，攪拌并充分溶解制成涂覆液，然后將涂覆液涂覆在反滲透膜脫鹽層表面，在90 120°C下進(jìn)行固化與接枝，制備抗污染層涂層，強(qiáng)化反滲透膜的抗有機(jī)無(wú)機(jī)污染能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的環(huán)氧為三聚氰酸三縮水甘油胺、對(duì)氨基苯酚環(huán)氧樹(shù)脂、二氨基二苯甲烷環(huán)氧樹(shù)脂、對(duì)苯二甲酸二縮水甘油酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的聚醚多元醇或聚醚胺聚合度為200 1000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于涂覆有涂覆液的反滲透膜膜片需送入烘干設(shè)備，在90-120 0C下進(jìn)行固化和烘干處理15-25分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的環(huán)氧為0. 1% 0. 3%的三聚氰酸三縮水甘油胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的固化劑為咪唑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為戊二醛或乙二醛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，其特征在于所述的催化劑為三乙胺或鹽酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)化反滲透膜抗污染能力的方法，包括用于中水回用、自來(lái)水純化、海水淡化及各種廢水處理的反滲透膜，該方法是將含有雜環(huán)的環(huán)氧、聚醚多元醇或多元胺、固化劑、催化劑和交聯(lián)劑等混合配制成水溶液并涂覆于反滲透膜脫鹽層表面。在一定溫度下進(jìn)行熱處理，使環(huán)氧等在反滲透膜表面進(jìn)行原位固化，并部分與反滲透膜面的活性點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)形成化學(xué)接枝，從而在反滲透膜面形成穩(wěn)固的抗污染層。通過(guò)原位固化接枝后形成的抗污層可有效提高膜面的光滑度、親水性、抗清洗性并降低膜面荷電數(shù)量，增強(qiáng)反滲透膜的抗污染能力。實(shí)驗(yàn)表明，該抗污染層可以使相應(yīng)反滲透膜的抗污染能力提升約50%。
文檔編號(hào)B01D61/02GK102363113SQ20111026735
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者吳宗策, 梁松苗, 蔡相宇 申請(qǐng)人:貴陽(yáng)時(shí)代沃頓科技有限公司