本發(fā)明涉及一種預(yù)交聯(lián)水相單體制備疏松反滲透膜的方法，適用于苦咸水淡化與回收等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1、隨著全球人口增長(zhǎng)，工業(yè)化和氣候變化的影響，淡水資源日益緊張，尤其是在干旱和半干旱地區(qū)，苦咸水淡化成為解決水資源短缺問(wèn)題的重要途徑之一。
2、苦咸水淡化技術(shù)的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)中期，隨著膜技術(shù)(如反滲透、電滲析)和熱法技術(shù)(如多效蒸餾、多級(jí)閃蒸)的進(jìn)步，淡化效率和經(jīng)濟(jì)性顯著提升。然而，苦咸水淡化仍面臨一些挑戰(zhàn)，如trade-off效應(yīng)、設(shè)備成本以及濃鹽水的處理問(wèn)題。因此研究具有苦咸水的高分離選擇性和滲透性的分離膜材料具有重要意義。
3、反滲透膜是一種新型分離膜，從20世紀(jì)中期反滲透膜的概念提出后，獲得了快速的蓬勃發(fā)展，為水處理、食品工業(yè)、制藥行業(yè)和化工行業(yè)等領(lǐng)域提供了更高效、持續(xù)的解決方案。反滲透膜是一種具有納米級(jí)孔道和表面帶電官能團(tuán)的過(guò)濾膜，其分離性能是由膜孔結(jié)構(gòu)多種因素共同決定的。目前，人們普遍認(rèn)為其分離性能是篩分機(jī)制(孔徑篩分效應(yīng))和非篩分機(jī)制(電荷效應(yīng)、溶解擴(kuò)散機(jī)制和吸附效應(yīng))綜合作用的結(jié)果。根據(jù)反滲透膜的截留分子量和目標(biāo)分離物的差異，可以將其分為致密反滲透膜和疏松反滲透膜。致密反滲透膜是較為傳統(tǒng)的反滲透膜，具有致密的分離層和較小的孔徑，其截留分子量一般小于180da，對(duì)大多數(shù)有機(jī)物和多價(jià)鹽離子排斥性好，常用于脫鹽。因而，過(guò)于致密的分離層使它無(wú)法具備高分離選擇性的同時(shí)又具備高滲透性。活性層較疏松且孔徑更大的疏松反滲透膜的出現(xiàn)則解決了該問(wèn)題。疏松反滲透膜可以有效緩解trade-off效應(yīng)，有效分離和回收苦咸水。但由于廣為流傳的反滲透膜多為致密反滲透膜，如何制備高性能疏松反滲透膜成為苦咸水淡化的重要挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明方法通過(guò)在水相中引入有機(jī)酸與水相單體預(yù)聚來(lái)調(diào)節(jié)界面聚合反應(yīng)，制備疏松的反滲透膜。預(yù)交聯(lián)的水相單體的擴(kuò)散速率顯著降低，因此分離層致密程度下降，孔徑得到有效的調(diào)節(jié)。疏松反滲透膜的滲透性得到顯著增強(qiáng)并能保持較高的截留率，在一定程度上打破了trade-off效應(yīng)。該方法具有適用范圍廣，易于工業(yè)放大等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：
2、1.一種預(yù)交聯(lián)水相單體制備疏松反滲透膜的方法，包括預(yù)聚水相單體與有機(jī)相單體在基底表面利用界面聚合反應(yīng)生成分離層，并利用有機(jī)溶劑清洗和烘箱熱處理后獲得具有一體化結(jié)構(gòu)的疏松反滲透膜。
3、2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)聚水相單體，其特征包括有機(jī)酸與胺單體在
4、20-100℃下反應(yīng)0-10min以發(fā)生的聚合反應(yīng)，形成含有預(yù)聚水相單體的溶液。
5、3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面聚合反應(yīng)，其特征是，首先將含有預(yù)聚水相單體的溶液在基底上沉積0-5min，吹干后用有機(jī)相溶液浸泡0-5min，進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，形成分離層。
6、4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)酸單體包括環(huán)己烷-1,2-二羧酸、環(huán)己烷-1,3-二羧酸、環(huán)己烷-1,4-二羧酸、環(huán)己烷-1,3,5-三羧酸、鄰苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、均苯三甲酸；所述有機(jī)酸單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25-2.0wt％。
7、5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的胺單體包括間苯二胺、對(duì)苯二胺；所述胺單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25-4.0wt％。
8、6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)相相單體包括鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯；所述有機(jī)相單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05-0.4wt％。
9、7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)相溶劑為正己烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、正庚烷、正
10、辛烷和isopar中的一種或多種混合，有機(jī)相溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.6-99.95wt％。
11、8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，經(jīng)烘箱30-90℃熱處理0-5min
12、得到疏松反滲透膜。
13、本發(fā)明具有以下優(yōu)異效果：
14、本發(fā)明方法通過(guò)在超濾基底上進(jìn)行預(yù)聚水相單體和有機(jī)相單體的界面聚合反應(yīng)，有效制備了孔徑增大的疏松反滲透膜，且該疏松反滲透膜具有高苦咸水分離性能。在某一最優(yōu)條件下，制備的反滲透膜對(duì)600ppmnacl溶液的滲透性可超過(guò)57.89l·m-2·h-1·mpa-1，并對(duì)一價(jià)離子有較好的截留效果。
1.一種預(yù)交聯(lián)水相單體制備疏松反滲透膜的方法，包括預(yù)聚水相單體與有機(jī)相單體在基底表面利用界面聚合反應(yīng)生成分離層，并利用有機(jī)溶劑清洗和烘箱熱處理后獲得具有一體化結(jié)構(gòu)的疏松反滲透膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)聚水相單體，其特征包括有機(jī)酸與胺單體在20-100℃下反應(yīng)0-10min以發(fā)生的聚合反應(yīng)，形成含有預(yù)聚水相單體的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面聚合反應(yīng)，其特征是，首先將含有預(yù)聚水相單體的溶液在基底上沉積0-5min，吹干后用有機(jī)相溶液浸泡0-5min，進(jìn)行界面聚合反應(yīng)，形成分離層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)酸單體包括環(huán)己烷-1,2-二羧酸、環(huán)己烷-1,3-二羧酸、環(huán)己烷-1,4-二羧酸、環(huán)己烷-1,3,5-三羧酸、鄰苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、均苯三甲酸；所述有機(jī)酸單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25-2.0wt％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的胺單體包括間苯二胺、對(duì)苯二胺；所述胺單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25-4.0wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)相相單體包括鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯；所述有機(jī)相單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05-0.4wt％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)相溶劑為正己烷、環(huán)己烷、環(huán)戊烷、正庚烷、正辛烷和isopar中的一種或多種混合，有機(jī)相溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.6-99.95wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，經(jīng)烘箱30-90℃熱處理0-5min得到疏松反滲透膜。