一種抗汙染反滲透膜的製備方法及製備裝置與流程
2023-12-01 10:22:26 1
本發明涉及水處理及濃縮分離技術領域，尤其是指一種抗汙染反滲透膜的製備方法及製備裝置。
背景技術：
反滲透膜是一種模擬生物半透膜製成的人工半透膜，一般使用高分子材料製成，如醋酸纖維素膜、芳香族聚醯肼膜或芳香族聚醯胺膜。反滲透膜表面微孔的直徑一般在0.1-1nm之間，透過性的大小與膜本身的化學結構有關。反滲透膜可用於分離、濃縮、純化等化工單元操作，主要用於純水製備和水處理行業中。
反滲透膜以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑，對膜一側的料液施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，溶劑逆著自然滲透的方向作反向滲透，從而在膜的低壓側得到透過的滲透液，高壓側得到濃縮液。反滲透膜能截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質，從而取得純水。
然而，現有技術中，反滲透膜如醋酸纖維素膜、芳香族聚醯肼膜或芳香族聚醯胺膜容易被氧化，使用壽命較短，同時，不具有抗菌殺菌效果。
有鑑於此，本發明研發出一種克服所述缺陷的抗汙染反滲透膜的製備方法及製備裝置，本案由此產生。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種抗汙染反滲透膜的製備方法及製備裝置，該方法製備的反滲透膜具有良好的純水通量和脫鹽率，實現高效抗汙的效果，延長反滲透膜的使用壽命。
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：將反滲透膜基材經等離子處理後；經過三甲氧基矽烷偶聯劑預處理液中反應，預處理液為三甲氧基矽烷偶聯劑；再經過抗汙塗覆液處理，抗汙塗覆液為溶質為十七氟癸基三乙氧基矽烷和/或十三氟辛基三乙氧基矽烷而溶劑為全氟聚醚的溶液；然後對反滲透膜基材進行烘乾處理，得到抗汙反滲透膜。
進一步，反滲透膜基材為芳香族聚醯胺類反滲透膜。
進一步，等離子處理通入的氣體為氧氣，氣流量為30-40sccm，純度大於99.9％。
進一步，反滲透膜基材以0.2-0.5m/min的速度通過進行等離子表面處理。
進一步，預處理液中溶質質量體積濃度為10-20％。
進一步，反滲透膜基材以0.2-0.5m/min的速度經過抗汙塗覆液。
進一步，烘乾溫度為50-60℃。
一種抗汙染反滲透膜的製備裝置，包括等離子體設備、預處理液容器、抗汙塗覆液容器和烘箱；該等離子體設備、預處理液容器、抗汙塗覆液容器和烘箱依序設置，預處理液容器中裝有三甲氧基矽烷偶聯劑，抗汙塗覆液容器裝有溶質為十七氟癸基三乙氧基矽烷和/或十三氟辛基三乙氧基矽烷而溶劑為全氟聚醚的溶液；反滲透膜基材依次經等離子體設備、預處理液容器、抗汙塗覆液容器和烘箱。
進一步，還包括漂洗與風乾機構，漂洗與風乾機構設置在烘箱後端。
採用上述方案後，本發明對反滲透膜基材表面進行等離子改性後，使其表面形成羥基或羧基活性基團，然後和三甲氧基矽烷偶聯劑進行反應，然後再與抗汙塗覆液發生反應，抗汙塗覆液為溶質為十七氟癸基三乙氧基矽烷和/或十三氟辛基三乙氧基矽烷而溶劑為全氟聚醚的溶液，即通過接枝過程得到含氟的低表面能結構。膜表面含有低表面物質即可以防止汙染物在膜表面沉積附著，起到有效抗汙染目的，延長反滲透膜的使用壽命。
本發明的反應路線如下所示：
附圖說明
圖1是本發明製備裝置示意圖；
圖2是本發明製備裝置等離子體設備的結構示意圖。
標號說明
等離子體設備 1 功率電極 11
地電極 12 抗汙塗覆液容器 2
烘箱 3 反滲透膜基材 4
漂洗與風乾機構 5
具體實施方式
以下結合附圖及具體實施例對本發明做詳細描述。
實施例一
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：
等離子改性處理
將反滲透膜基材以0.2m/min的速度通過極板間距為2mm的等離子體設備，通入氣氛為30sccm的氧氣，等離子體設備所用射頻電源的頻率為8KHz。
膜表面接枝預處理
將經等離子處理的反滲透基材再以0.2m/min的速度通過三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理。
低表面能物質接枝
將經三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理的反滲透膜再以0.2m/min的速度通過含10％質量分數的十七氟癸基三乙氧基矽烷，所用溶劑為全氟聚醚。
烘乾處理
將經表面接枝改性的反滲透以0.2m/min的速度通過溫度為50℃的烘箱段處理。
卷繞
將經烘乾處理的反滲透膜通過風冷系統後卷繞即得抗汙染反滲透膜。
實施例二
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：
等離子改性處理
將反滲透膜基材以0.5m/min的速度通過極板間距為2mm的等離子體設備，通入氣氛為30sccm的氧氣，等離子體設備所用射頻電源的頻率為8KHz。
膜表面接枝預處理
將經等離子處理的反滲透基材再以0.5m/min的速度通過三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理。
低表面能物質接枝
將經三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理的反滲透膜再以0.5m/min的速度通過含10％質量分數的十七氟癸基三乙氧基矽烷，所用溶劑為全氟聚醚。
烘乾處理
將經表面接枝改性的反滲透以0.5m/min的速度通過溫度為50℃的烘箱段處理。
卷繞
將經烘乾處理的反滲透膜通過風冷系統後卷繞即得即得抗汙染反滲透膜。
實施例三
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：
等離子改性處理
將反滲透膜基材以0.2m/min的速度通過極板間距為2mm的等離子體設備，通入氣氛為30sccm的氧氣，等離子體設備所用射頻電源的頻率為8KHz。
膜表面接枝預處理
將經等離子處理的反滲透基材再以0.2m/min的速度通過三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理。
低表面能物質接枝
將經三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理的反滲透膜再以0.2m/min的速度通過含10％質量分數的十三氟辛基三乙氧基矽烷，所用溶劑為全氟聚醚。
烘乾處理
將經表面接枝改性的反滲透以0.2m/min的速度通過溫度為50℃的烘箱段處理。
卷繞
將經烘乾處理的反滲透膜通過風冷系統後卷繞即得抗汙染反滲透膜。
實施例四
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：
等離子改性處理
將反滲透膜基材以0.3m/min的速度通過極板間距為3mm的等離子體設備，通入氣氛為30sccm的氧氣，等離子體設備所用射頻電源的頻率為8KHz。
膜表面接枝預處理
將經等離子處理的反滲透基材再以0.3m/min的速度通過三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理。
低表面能物質接枝
將經三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理的反滲透膜再以0.3m/min的速度通過含10％質量分數的十七氟癸基三乙氧基矽烷，所用溶劑為全氟聚醚。
烘乾處理
將經表面接枝改性的反滲透以0.3m/min的速度通過溫度為60℃的烘箱段處理。
卷繞
將經烘乾處理的反滲透膜通過風冷系統後卷繞即得抗汙染反滲透膜。
實施例五
一種抗汙染反滲透膜的製備方法，包括以下步驟：
等離子改性處理
將反滲透膜基材以0.4m/min的速度通過極板間距為2mm的等離子體設備，通入氣氛為40sccm的氧氣，等離子體設備所用射頻電源的頻率為10KHz。
膜表面接枝預處理
將經等離子處理的反滲透基材再以0.4m/min的速度通過三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理。
低表面能物質接枝
將經三甲氧基矽烷偶聯劑進行膜表面接枝預處理的反滲透膜再以0.4m/min的速度通過含10％質量分數的十七氟癸基三乙氧基矽烷，所用溶劑為全氟聚醚。
烘乾處理
將經表面接枝改性的反滲透以0.4m/min的速度通過溫度為60℃的烘箱段處理。
卷繞
將經烘乾處理的反滲透膜通過風冷系統後卷繞即得抗汙染反滲透膜。
如圖1及圖2所示，本發明揭示的一種抗汙染反滲透膜的製備裝置，包括等離子體設備1、預處理液容器(圖中未示出)、抗汙塗覆液容器2和烘箱3；該等離子體設備1、預處理液容器、抗汙塗覆液容器2和烘箱3依序設置，預處理液容器中裝有三甲氧基矽烷偶聯劑，抗汙塗覆液容器2裝有溶質為十七氟癸基三乙氧基矽烷和/或十三氟辛基三乙氧基矽烷而溶劑為全氟聚醚的溶液；反滲透膜基材4依次經等離子體設備1、預處理液容器、抗汙塗覆液容器2和烘箱3。
製備裝置還可包括漂洗與風乾機構5，漂洗與風乾機構5對反滲透膜進行風冷後處理，通常為風扇降溫處理。
如圖2所示，等離子體設備1為常壓低溫等離子體裝置，採用介質阻擋放電的形式在大氣壓下進行放電，主體結構為上下平行排列的兩塊金屬極板(功率電極11和地電極12)，中間為玻璃作為絕緣體，中間通入氣體，通入的氣體為氧氣，氣流量為30-40sccm，純度大於99.9％。極板間距為2-3mm，等離子體設備1的高壓射頻電源的頻率為8KHz-12HKz。等離子體設備1為常規技術，其具體結構此處不贅述。