一種海水淡化專用膜材料製備方法
2023-05-04 09:23:06 2
專利名稱：一種海水淡化專用膜材料製備方法
技術領域：
本發明涉及一種海水淡化技術專用材料，具體的說是涉及一種海水淡化技術中使用的膜材料製備方法，屬於海水淡化及海水淨化技術領域。
背景技術：
海水淡化又稱海水脫鹽,是從海水中獲取淡水的技術和過程。從海水中取出淡水或者除去海水中的鹽分，都可以達到淡化的目的。從海水中分離出淡水的方法又被細分為蒸餾法、冷凍法、反滲透法、水合物法和溶劑萃取法；除去海水中的鹽分則包括電滲析法和離子交換法。儘管淡化的方法多種多樣，但目前得到廣泛應用的主要還是蒸餾法和反滲透 法。反滲透法作為海水淡化的主要技術具有工程穩定可靠與造水成本低廉的優點，世界各國都在著力開發抗氧化、耐細菌侵蝕的新膜、提高膜與組件的產水量、脫鹽率等。如美國DOW公司推出FILMTEC BW30LE-440膜元件，在約I. 05MPa壓力下，脫鹽率大於99%，一個新元件幾乎相當換代前的兩倍。Fluid Systems公司推出Premium TFC新元件,其苦鹹水和海水膜元件的脫鹽率分別高達99. 7%和99. 8%。日本的東麗公司和日東電工公司已開發出可耐9. OMPa的海水淡化膜，並已在西班牙建造了回收率高達60%的兩級RO海淡化
>J-U裝直。在反滲透海水淡化工程中，由於海水中的鹽度、硬度、總固溶物及其他雜質的含量均較高，達不到反滲透及納濾對進水水質的要求，同時，每天的海水水質也在不斷變化，因此，預處理是一個必不可少的步驟。反滲透海水淡化常規預處理方法包括加氯殺菌、在線凝聚和絮凝、多介質過濾、加酸調節pH、加防垢劑和還原劑、保安過濾等。傳統預處理中的多介質過濾器和筒式過濾器並不能完全去除膠體和懸浮物質，出水水質會產生波動。另外傳統的加藥處理方式還對反滲透膜和環境造成汙染。超濾作為反滲透的預處理為其提供了最簡單的解決辦法。超濾也是一種膜，截留海水中大部分懸浮固體和微生物。它佔地面積小、產水質量高、產水量高、出水水質穩定,能向反滲透設備提供低汙泥密度指數的海水，甚至可以增加反滲透設備的通量，保證反滲透運行的安全性、穩定性、經濟性。因此，研製出一種超濾膜用於海水淡化預處理是亟待解決的技術問題。
發明內容
針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種海水淡化專用膜材料製備方法，用於海水淡化的預處理，不但能夠使海水達到反滲透及納濾對進水水質的要求，而且濾除更多大分子物質以及膠體粒子，細菌等汙染物，保證反滲透膜或納濾膜的使用壽命。
為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是，一種海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(1)製備制膜液將15%的聚醚碸、50%的N，N-二甲基乙醯胺、10%的I-甲基-2-吡咯烷酮、10%的二苯甲酮、12%-13%的聚乙二醇、2%-3%的添加劑混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明；
(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡；
(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維；
(4)成膜將製備好的中空纖維放入乙醇溶液中浸泡，即成。 上述的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(1)製備制膜液將15%的聚醚碸、50%的N，N-二甲基乙醯胺、10%的I-甲基-2-吡咯烷酮、10%的二苯甲酮、12. 5%的聚乙二醇、2. 5%的添加劑混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明；
(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡；
(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維；
(4)成膜將製備好的中空纖維放入乙醇溶液中浸泡，即成。聚乙二醇(PEG)是一種具有良好親水性的聚合物，PEG接枝表面呈現出優異的生物相容性和抗蛋白質吸附性能，本文用丙烯酸在催化劑存在下將PEG酯化。得到一端或兩端雙鍵的聚乙二醇丙烯酸酯(PEGA)，再在UV輻照下，弓丨發PEGA在PES微孔膜表面接枝和交聯，以提高膜表面親水性，增強其抗汙性能。添加劑LiCl與溶劑DMAC之間存在較強的相互作用，一方面可以使溶液黏度增加，會使相分離速度減慢，起到抑制大孔的作用；另一方面使溶液熱力學穩定性變差，溶液更容易分相，形成較高孔隙率的多孔膜。無機鹽類的添加可以使PES具有更好的通透性，增大膜的通量，提高膜的截留率。本發明採用表面改性後的基於聚醚碸(PES)的超濾膜作為海水淡化的預處理。表面改性後的聚醚碸超濾膜不僅具有良好的熱穩定性、化學穩定性和機械性能，而且膜的表面也光滑緻密，通量大，抗汙染能力和抗酸鹼能力均得到很大提高。使用此超濾膜作為海水淡化的預處理，不僅使海水達到了反滲透及納濾對進水水質的要求，而且濾除了很多大分子物質以及膠體粒子，細菌等汙染物，保證了反滲透膜或納濾膜的使用壽命。本發明的技術方案已經成功應用於青島市市北區海泊河4800噸級的海水淡化工程，一定程度上解決了周邊居民吃水難的問題。本發明還可廣泛應用於石油與石油化工、生物化工、環境工程、食品、電子、醫藥以及醫療等諸多行業，具有廣闊的市場前景。
具體實施方式
實施例I
本實施例的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(I)製備制膜液將15%的聚醚碸(PES，大連寶力摩新材料有限公司)；50%的N，N-二甲基乙醯胺(DMAC，A，R，國藥集團化學試劑有限公司)；10%的I-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，化學純，上海五聯化工廠)；10%的二苯甲酮(BP，化學純，中國雙香助劑廠)；12%的聚乙二醇(PEG200) ;3%的添加劑；添加劑中有丙烯酸(AA，分析純，上海五聯化工廠)，減壓蒸餾後使用；牛血清蛋白(BSA，華美生物工程公司)；磷酸二氫鉀(A. R湖州湖試化學試劑有限公司);磷酸氫二鈉(A. R，國藥集團化學試劑有限公司);氯化鋰(LiCl，A. R，國藥集團化學試劑有限公司)，混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明。(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌 脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡。(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維。(4)成膜將製備好的中空纖維放入無水乙醇溶液(A. R，國藥集團化學試劑有限公司)中浸泡，即成。實施例2
本實施例的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(I)製備制膜液將15%的聚醚碸(PES，大連寶力摩新材料有限公司)；50%的N，N-二甲基乙醯胺(DMAC，A，R，國藥集團化學試劑有限公司)；10%的I-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，化學純，上海五聯化工廠)；10%的二苯甲酮(BP，化學純，中國雙香助劑廠)；12%的聚乙二醇(PEG400) ;3%的添加劑；添加劑中有丙烯酸(AA，分析純，上海五聯化工廠)，減壓蒸餾後使用；牛血清蛋白(BSA，華美生物工程公司)；磷酸二氫鉀(A. R湖州湖試化學試劑有限公司);磷酸氫二鈉(A. R，國藥集團化學試劑有限公司);氯化鋰(LiCl，A. R，國藥集團化學試劑有限公司)，混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明。(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡。(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維。(4)成膜將製備好的中空纖維放入無水乙醇溶液(A. R，國藥集團化學試劑有限公司)中浸泡，即成。實施例3
本實施例的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(I)製備制膜液將15%的聚醚碸(PES，大連寶力摩新材料有限公司)；50%的N，N-二甲基乙醯胺(DMAC，A，R，國藥集團化學試劑有限公司)；10%的I-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，化學純，上海五聯化工廠)；10%的二苯甲酮(BP，化學純，中國雙香助劑廠)；12%的聚乙二醇(PEG600) ;3%的添加劑；添加劑中有丙烯酸(AA，分析純，上海五聯化工廠)，減壓蒸餾後使用；牛血清蛋白(BSA，華美生物工程公司)；磷酸二氫鉀(A. R湖州湖試化學試劑有限公司);磷酸氫二鈉(A. R，國藥集團化學試劑有限公司);氯化鋰(LiCl，A. R，國藥集團化學試劑有限公司)，混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明。(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡。(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維。(4)成膜將製備好的中空纖維放入無水乙醇溶液(A. R，國藥集團化學試劑有限公司)中浸泡，即成。實施例4
本實施例的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(I)製備制膜液將15%的聚醚碸(PES，大連寶力摩新材料有限公司)；50%的N，N-二甲基乙醯胺(DMAC，A，R，國藥集團化學試劑有限公司)；10%的I-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，化學純，上海五聯化工廠)；10%的二苯甲酮(BP，化學純，中國雙香助劑廠)；13%的聚乙二醇(PEG400) ;2%的添加劑；添加劑中有丙烯酸(AA，分析純，上海五聯化工廠)，減壓蒸餾後使用；牛血清蛋白(BSA，華美生物工程公司)；磷酸二氫鉀(A. R湖州湖試化學試劑有限公司);磷酸氫二鈉(A. R，國藥集團化學試劑有限公司);氯化鋰(LiCl，A. R，國藥集團化學試劑有限公司)，混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明。(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡。(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維。(4)成膜將製備好的中空纖維放入無水乙醇溶液(A. R，國藥集團化學試劑有限公司)中浸泡，即成。實施例5
本實施例的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟
(I)製備制膜液將15%的聚醚碸(PES，大連寶力摩新材料有限公司)；50%的N，N-二甲基乙醯胺(DMAC，A，R，國藥集團化學試劑有限公司)；10%的I-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，化學純，上海五聯化工廠)；10%的二苯甲酮(BP，化學純，中國雙香助劑廠)；12.5%的聚乙二醇(PEG400) ;2. 5%的添加劑；添加劑中有丙烯酸(AA，分析純，上海五聯化工廠)，減壓蒸餾後使用；牛血清蛋白(BSA，華美生物工程公司)；磷酸二氫鉀(A. R湖州湖試化學試劑有限公司);磷酸氫二鈉(A. R，國藥集團化學試劑有限公司);氯化鋰(LiCl，A. R，國藥集團化學試劑有限公司)，混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明。(2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡。(3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維。
(4)成膜將製備好的中空纖維放入無水乙醇溶液(A. R，國藥集團化學試劑有限公司)中浸泡，即成。
以上所述，僅是對本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明做其他形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是，凡是未脫離本發明方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬於本 發明的保護範圍。
權利要求
1.一種海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟 (1)製備制膜液將15%的聚醚碸、50%的N，N-二甲基乙醯胺、10%的I-甲基-2-吡咯烷酮、10%的二苯甲酮、12%-13%的聚乙二醇、2%-3%的添加劑混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明； (2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡； (3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維； (4)成膜將製備好的中空纖維放入乙醇溶液中浸泡，即成。
2.根據權利要求I所述的海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟 (1)製備制膜液將15%的聚醚碸、50%的N，N-二甲基乙醯胺、10%的I-甲基-2-吡咯烷酮、10%的二苯甲酮、12. 5%的聚乙二醇、2. 5%的添加劑混合加熱至60°C攪拌溶解，直至制膜液均勻透明； (2)制膜液脫泡將溶解充分的制膜液在70°C的溫度條件下，倒入脫泡罐中攪拌脫泡後，然後靜置24小時充分脫泡； (3)製備中空纖維將充分脫泡後的制膜液送入紡絲機中用噴絲頭擠出形成中空狀原纖，然後將原纖靜置，待原纖中部分溶劑蒸發後浸入凝固浴中，液態原纖凝固成固態的內徑為0. 8mm、夕卜徑為I. 3mm中空纖維；(4)成膜將製備好的中空纖維放入乙醇溶液中浸泡，即成。
全文摘要
本發明所採取的技術方案是，一種海水淡化專用膜材料製備方法包括如下步驟製備制膜液；制膜液脫泡；製備中空纖維；成膜；本發明製成的海水淡化專用膜材料與傳統的用於海水淡化預處理的超濾膜相比具有良好的熱穩定性、化學穩定性和機械性能，而且膜的表面也光滑緻密，抗汙染能力和抗酸鹼能力得到很大提高；不但能夠使海水達到反滲透及納濾對進水水質的要求，而且濾除更多大分子物質以及膠體粒子，細菌等汙染物，保證反滲透膜或納濾膜的使用壽命。
文檔編號B01D67/00GK102728243SQ201110082930
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月2日 優先權日2011年4月2日
發明者張松, 楊佃章, 蔡樹威, 鄧發曉 申請人:青島華軒環保科技有限公司