本發(fā)明涉及膜分離，尤其涉及一種提高復(fù)合分離膜性能的方法。

背景技術(shù)：

1、水資源是當(dāng)今人類生活生產(chǎn)中必不可少的自然資源，然而隨著社會快速發(fā)展，水資源的供需矛盾愈發(fā)突出，如何有效提高水資源利用率成為當(dāng)務(wù)之急。膜分離作為一種新興技術(shù)兼具高效的分離性能和較低的能源消耗，已被廣泛應(yīng)用于海水淡化、中水回用、污水處理等領(lǐng)域。

2、反滲透(reverse?osmosis，簡稱ro)是一種以壓力差為推動力的新型膜分離技術(shù)，即在高于原水滲透壓的壓力條件下促進(jìn)水分子透過半透膜，而將無機(jī)離子、有機(jī)物、膠體、微生物、熱原等物質(zhì)進(jìn)行截留，以獲得純凈的水資源，它具有分離效果好、無相變、簡單高效的特點(diǎn)。反滲透膜是反滲透技術(shù)的核心，它的主要性能參數(shù)包括水通量和脫鹽率，前者數(shù)值越高則單位時間單位面積膜產(chǎn)水量越高，后者數(shù)值高則鹽透過量越少，即鹽水分離效果越好。

3、納濾膜與反滲透膜結(jié)構(gòu)相似，即一般都包括無紡布支撐層、聚砜層中間層和聚酰胺分離層，故統(tǒng)稱為復(fù)合分離膜。聚酰胺層控制著復(fù)合膜的分離性能，它一般是通過活性胺單體與活性酰氯單體在水油分界處通過聚合反應(yīng)生成，由于兩者均擁有極高的活性，故反應(yīng)通常在極短的時間內(nèi)完成，這為在選定的配方工藝體系的前提下提高復(fù)合膜性能提高了難度。

4、膜的后處理工藝是指對已經(jīng)過界面聚合反應(yīng)并性能達(dá)到穩(wěn)定的膜片采用物理或化學(xué)的方法以達(dá)到性能優(yōu)化目的的工藝。比較典型的案例如：

5、1、杜邦公司采用單寧酸和聚乙烯甲基醚來處理受損的聚酰胺膜，以達(dá)到恢復(fù)脫鹽性能的目的；

6、2、河北工業(yè)大學(xué)將商業(yè)化納濾膜浸泡在氫氧化鈉與醇類的混合溶液，用于提高膜片的通量。

7、然而，這些工藝均存在一定缺陷，前者需要在加壓的條件下才能起到效果，也就是說必須以膜組件的形式進(jìn)行處理，過程繁瑣；后者雖然能提高膜的通量，但同時也會對膜的截留性能產(chǎn)生重要影響，尤其是目前商用反滲透膜和納濾膜一般都采用聚酯纖維作為無紡布支撐層，過高的氫氧化鈉濃度會造成無紡布的水解，從而喪失力學(xué)性能，不具備商業(yè)可行性。因此研發(fā)一種同時提高水通量和截留，并滿足規(guī)?；苽湟蟮膹?fù)合分離膜后處理方法，是目前行業(yè)亟需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對以上問題，提供了一種水通量、截留性能和cod截留率均得到提高，并能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽涞囊环N提高復(fù)合分離膜性能的方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，包括以下步驟：

4、步驟一，配置羥乙基脲水溶液；

5、步驟二，膜的預(yù)處理；

6、步驟三，將膜片/膜元件浸泡到上述羥乙基脲水溶液中；浸泡溫度為10-90℃，浸泡時間為1-20min；

7、步驟四，將膜片/膜元件表面水漬進(jìn)行清除（例如瀝干或烘干）。瀝干或烘干溫度為20-90℃，時間為0.5-15min。

8、具體的，所述羥乙基脲水溶液包括：含量為1-20wt%的羥乙基脲，余下為純水。

9、具體的，步驟二膜的預(yù)處理包括：

10、a、膜片規(guī)?；苽鋾r：

11、包括聚酰胺分離層的合成和烘干過程；

12、b、商業(yè)膜片/膜元件性能改進(jìn)時：

13、包括純水浸泡處理；

14、c、失效膜元件性能恢復(fù)：

15、包括酸堿清洗和純水清洗。

16、具體的，聚酰胺分離層的合成和烘干過程具體包括：

17、a1，在基膜表面通過界面聚合工藝合成聚酰胺分離層，形成初生態(tài)復(fù)合分離膜膜片ma01；

18、a2，ma01經(jīng)過加熱和清洗工藝，形成經(jīng)過預(yù)處理的膜片ma02；

19、預(yù)處理后的ma02經(jīng)過羥乙基脲水溶液，生成ma03；ma03經(jīng)過瀝干或烘干，完成改性，生成成品ma04。

20、具體的，a1中所述基膜包括中間層的超濾膜和底層的無紡布。超濾膜以聚砜或聚醚砜為主體，通過相轉(zhuǎn)變法制備。

21、具體的，a1中界面聚合是指以活性胺單體的混合水相溶液與活性酰氯單體的油相溶液進(jìn)行表面接觸而生成聚酰胺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)。

22、活性胺單體的混合水相溶液包括：0.5-5.0%的間苯二胺或哌嗪，0.05-0.3%的氫氧化鈉，余下的為純水；

23、活性酰氯單體的油相溶液包括：0.05-0.3%均苯三甲酰氯，余下為正己烷、正庚烷、isoparg中的一種。

24、具體的，a2中加熱工藝是指ma01通過熱風(fēng)環(huán)境，揮發(fā)其表面殘留的油相溶劑和增加聚酰胺分離層內(nèi)部交聯(lián)度以提高膜片性能的工藝。熱風(fēng)溫度控制在40-90℃，ma01經(jīng)過熱風(fēng)環(huán)境時間為1-10min。

25、具體的，a2中清洗工藝包括但不限于酸洗、堿洗、氧化還原處理和熱水處理，清洗膜片ma01內(nèi)部殘留物。

26、具體的，商業(yè)膜片/膜元件性能改進(jìn)時，具體包括：

27、取現(xiàn)有商業(yè)膜片依次經(jīng)過放卷工序和清洗水箱預(yù)處理工藝，形成膜片mb01；

28、或，取現(xiàn)有商業(yè)膜元件浸入道清洗水箱中，形成膜元件mc01；

29、獲得的mb01或mc01經(jīng)過步驟三中羥乙基脲水溶液后生成mb02或mc02；

30、mb02或mc02經(jīng)過經(jīng)過瀝干或烘干，完成改性，生成成品ma03或mc03。

31、具體的，所述清洗水箱主要是低分子醇類水溶液；

32、所述低分子醇類包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇中一種或多種溶液。

33、具體的，失效膜元件性能恢復(fù)時，具體包括：

34、根據(jù)失效膜元件的污染類型，分別進(jìn)行酸洗、堿洗和水洗，形成膜元件md01；

35、獲得的md01經(jīng)過步驟三中羥乙基脲水溶液浸泡處理，生成md02；md02經(jīng)過經(jīng)過瀝干或烘干，完成改性，生成成品md03。

36、本發(fā)明有益效果：

37、本案采用了一種簡單的工藝，即將復(fù)合分離膜浸入到含羥乙基脲水溶液中進(jìn)行浸泡，該方法：一方面羥乙基脲活性胺基與復(fù)合反滲透膜內(nèi)游離的羧基相結(jié)合并生成酰胺鍵，加強(qiáng)了電荷排斥效應(yīng)與空間位阻效應(yīng)，抑制了離子的滲透，提高了膜的鹽截留率（圖1）；另一方面，羥乙基脲的游離醇羥基可與水分子之間形成氫鍵，提供了更多的水滲透通道，進(jìn)而增加了膜的產(chǎn)水通量（圖2）。本方法適用于高性能復(fù)合分離膜膜片的規(guī)?；苽洹F(xiàn)有商業(yè)膜片性能的改進(jìn)、現(xiàn)有商業(yè)膜元件性能的改進(jìn)、失效膜元件的性能恢復(fù)等場景。

技術(shù)特征：

1.一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，步驟二膜的預(yù)處理包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，聚酰胺分離層的合成和烘干過程具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，a1中所述基膜包括中間層的超濾膜和底層的無紡布。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，a1中界面聚合是指以活性胺單體的混合水相溶液與活性酰氯單體的油相溶液進(jìn)行表面接觸而生成聚酰胺網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合反應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，a2中加熱工藝是指ma01通過熱風(fēng)環(huán)境，揮發(fā)其表面殘留的油相溶劑和增加聚酰胺分離層內(nèi)部交聯(lián)度以提高膜片性能的工藝。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，a2中清洗工藝包括但不限于酸洗、堿洗、氧化還原處理和熱水處理，清洗膜片ma01內(nèi)部殘留物。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，商業(yè)膜片/膜元件性能改進(jìn)時，具體包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，所述清洗水箱主要是低分子醇類水溶液；

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高復(fù)合分離膜性能的方法，其特征在于，失效膜元件性能恢復(fù)時，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
一種提高復(fù)合分離膜性能的后處理方法，涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域。將復(fù)合分離膜浸入到含羥乙基脲水溶液中進(jìn)行浸泡，該方法：一方面羥乙基脲活性胺基與復(fù)合反滲透膜內(nèi)游離的羧基相結(jié)合并生成酰胺鍵，加強(qiáng)了電荷排斥效應(yīng)與空間位阻效應(yīng)，抑制了離子的滲透，提高了膜的鹽截留率；另一方面，羥乙基脲的游離醇羥基可與水分子之間形成氫鍵，提供了更多的水滲透通道，進(jìn)而增加了膜的產(chǎn)水通量。

技術(shù)研發(fā)人員：瞿睿,毛睿,熊平,李爽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：啟成（江蘇）凈化科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19