《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》是貴陽時代匯通膜科技有限公司於2006年8月17日申請的發明專利，該專利申請號為200610051192，公布號為CN1919428，專利公布日為2007年2月28日，發明人是吳宗策、蔡志奇、劉霞、龍昌宇、劉楓、王思亮。
《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》用250ppmNaCl水溶液做供給液，在溫度為25℃、pH為6.5-7.5、壓力為60psi的條件下檢測，NaCl的脫除率為98.5％以上，水通量為1.1m.日以上；在40psi壓力下，其他條件不變，NaCl的脫除率為96％以上，水通量為0.75m.日以上。在極低壓（40psi～60psi）條件下，具有高脫鹽率及水通量，膜片使用壽命長的特點。
2010年11月15日，《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：極低壓複合反滲透膜及其生產方法
- 公布號：CN1919428
- 公布日：2007年2月28日
- 申請號：200610051192
- 申請日：2006年8月17日
- 申請人：貴陽時代匯通膜科技有限公司
- 地址：貴州省貴陽市新添寨南方匯通高新科技工業園
- 發明人：吳宗策、蔡志奇、劉霞、龍昌宇、劉楓、王思亮
- 代理機構：貴陽東聖專利商標事務有限公司
- 代理人：袁慶雲
- Int.Cl.：B01D69/12（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
常規的反滲透膜，在低壓下，水通量小，NaCl的脫除率更是成倍降低，在90psi的低壓下，幾乎沒有實用價值，在極低壓（40psi～60psi）條件下，是不能使用的。能夠滿足市場上對可以在極低壓（40psi～60psi）條件下使用的反滲透膜，在中國專利公告號CN1103625C公開了一種“高透過性複合反滲透膜及使用它的反滲透膜組件”，在7.5千克力/平方厘米的低壓下具有高的水通量（即透過通量）和NaCl的脫除率（即鹽的阻止率），而其在3千克力/平方厘米（約42psi）左右超低壓下，雖也能使用，但其透過通量僅為0.6立方米/平方米日。而且為了保證高的透過通量，該反滲透膜必須進行氧化劑處理，而氧化劑優選氯，其在說明書也提及“若過於進行氯處理，由於產生醯胺鍵的分解，所以阻止率降低”，不僅使反滲透膜生產工藝變得複雜，而且降低了膜片的使用壽命。
發明內容
專利目的
《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》的目的在於克服上述缺點而提供的一種在極低壓（40psi～60psi）條件下，具有高脫鹽率及水通量，膜片使用壽命長的極低壓複合反滲透膜。該發明的另一目的在於提供該極低壓複合反滲透膜的生產方法。
技術方案
《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》的極低壓複合反滲透膜，用250ppmNaCl水溶液做供給液，在溫度為25℃、pH為6.5-7.5、壓力為60psi的條件下檢測，NaCl的脫除率為98.5％以上，水通量為1.1立方米/平方米.日以上；在40psi壓力下，其他條件不變，NaCl的脫除率為96％以上，水通量為0.75立方米/平方米.日以上。
該發明極低壓複合反滲透膜的生產方法，包括以下步驟：
（1）A溶液的配製：用選自芳香族、脂肪族和脂環族的多官能胺的兩種多官能胺按照100:0～0:100重量比例配比，然後溶解於水中，其在水溶液中的重量濃度為0.1～5％，待上述多官能胺或其混合物完全溶解於水中後，再在該水溶液中加入占水溶液總重量0.05～2.0％的表面活性劑，攪 拌溶解後即獲得A溶液；
（2）B溶液的配製：用選自芳香族、脂肪族和脂環族多官能性醯基鹵化物的兩種按照100:0～0:100重量比例配比，然後溶解於選自4～12個碳原子的脂肪烴、環脂烴中的單一化合物或上述單一化合物與芳香烴比例為95:5的混合物中，其在該單一化合物或混合物中的重量濃度為0.05～0.2％，攪拌溶解後即獲得B溶液；
（3）在聚碸支撐層上塗覆A溶液，除去多餘的A溶液，在支撐層上形成A溶液層，然後將這種支撐層與B溶液接觸，接著在30～100℃烘箱中保持10分鐘，形成聚醯胺層，之後將這種聚醯胺層用重量濃度為1.0～15.0％的酸溶液浸泡處理1～60分鐘，取出後用清水漂洗掉多餘的酸，再用重量濃度為1.0～20.0％的甘油水溶液浸泡處理1～30分鐘，最後將處理過的聚醯胺層在30～140℃的烘箱中保持5分鐘，形成最終的複合反滲透膜。
上述步驟（1）中的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮或月桂基硫酸鈉等。
改善效果
《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》採用兩種或兩種以上的多官能胺和兩種或兩種以上的多官能性醯基鹵化物縮聚獲得複合反滲透膜，可以通過調節兩種多官能胺的比例或兩種多官能性醯基鹵化物的比例來控制生成後的聚醯胺層的交聯程度，從而使該聚醯胺層具有高透過通量和鹽阻止率，在適當的比例下獲得在極低壓條件下也可以具有高透過通量和鹽阻止的實用的複合反滲透膜，與2006年8月之前已有技術相比，不採用對反滲透膜性能有危害的氯處理，因而其生產工藝簡單易行，在保持常規膜高脫鹽率、水通量大的性能不變的條件下，大幅降低操作壓力，使極低壓條件下，仍具實用性，使得在運行成本、系統維護等經濟性上具有更好的競爭力。
權利要求
1、《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》其特徵在於：用250ppmNaCl水溶液做供給液，在溫度為25℃、pH為6.5-7.5、壓力為60psi的條件下檢測，NaCl的脫除率為98.5％以上，水通量為1.1立方米/平方米.日以上；在40psi壓力下，其他條件不變，NaCl的脫除率為96％以上，水通量為0.75立方米/平方米.日以上。
2、一種極低壓複合反滲透膜的生產方法，包括以下步驟：（1）A溶液的配製：用選自芳香族、脂肪族和脂環族的多官能胺的兩種多官能胺按照100∶0～0∶100重量比例配比，然後溶解於水中，其在水溶液中的重量濃度為0.1～5％，待上述多官能胺或其混合物完全溶解於水中後，再在該水溶液中加入占水溶液總重量0.05～2.0％的表面活性劑，攪拌溶解後即獲得A溶液；（2）B溶液的配製：用選自芳香族、脂肪族和脂環族多官能性醯基鹵化物的兩種按照100∶0～0∶100重量比例配比，然後溶解於選自4～12個碳原子的脂肪烴、環脂烴中的單一化合物或上述單一化合物與芳香烴比例為95∶5的混合物中，其在該單一化合物或混合物中的重量濃度為0.05～0.2％，攪拌溶解後即獲得B溶液；（3）在聚碸支撐層上塗覆A溶液，除去多餘的A溶液，在支撐層上形成A溶液層，然後將這種支撐層與B溶液接觸，接著在30～100℃烘箱中保持10分鐘，形成聚醯胺層，之後將這種聚醯胺層用重量濃度為1.0～15.0％的酸溶液浸泡處理1～60分鐘，取出後用清水漂洗掉多餘的酸，再用重量濃度為1.0～20.0％的甘油水溶液浸泡處理1～30分鐘，最後將處理過的聚醯胺層在30～140℃的烘箱中保持5分鐘，形成最終的複合反滲透膜。
3、如權利要求2所述的極低壓複合反滲透膜的生產方法，其中步驟（1）中的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、N-甲基吡咯烷酮或月桂基硫酸鈉等。
4、如權利要求2或3所述的極低壓複合反滲透膜的生產方法，其中步驟（2）中的4～12個碳原子的脂肪烴、脂環烴和芳香烴為含4～12個碳原子的直鏈脂肪烴、異構脂肪烴、環己烷、甲基環己烷、乙基環己烷、環庚烷、甲苯、二甲苯、乙苯。
實施方式
- 實施例1
（1）A溶液的配製：將間苯二胺2.0千克、對苯二胺0.5千克溶解於水中，完全溶解於水中後得100千克水溶液，再在該水溶液中加入月桂基硫酸鈉0.5千克，攪拌溶解後即得；
（2）B溶液的配製：將均苯三甲醯氯0.090千克、間苯二甲醯氯0.01千克溶解於100千克石腦油（Naphtha，ShellChemicals），攪拌溶解後即得；
（3）在聚碸支撐層上塗覆A溶液，除去多餘的A溶液，在支撐層上形成A溶液層，然後將這種支撐層與B溶液接觸，接著40℃烘箱中保持10分鐘，形成聚醯胺層，之後將這種聚醯胺層用重量濃度為10.0％的檸檬酸水溶液浸泡處理15分鐘，取出後用清水漂洗掉多餘的檸檬酸，再用重量濃度 為5.0％的甘油水溶液浸泡處理5分鐘，最後將處理過的聚醯胺層在120℃的烘箱中保持5分鐘，得到複合反滲透膜。
將上述複合反滲透膜用250ppmNaCl水溶液做供給液，在溫度為25℃、pH為7.5、壓力為60psi的條件下檢測，檢測結果如表1所示。
- 實施例2～4
（1）A溶液的配製：間苯二胺和對苯二胺的量見表1所示，其餘同實施例1；
（2）（3）步驟及參數同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
相應的檢測結果見表1所示。
表1 間苯二胺的含量（wt％） 對苯二胺的含量（wt％） 檢測結果 NaCl的脫除率（％） 水通量（立方米/平方米.日） 實施例1 2.0 0.5 98.8 1.10 實施例2 1.6 0.9 98.5 1.26 實施例3 2.2 0.3 99.0 0.92 實施例4 2.5 0.0 99.0 0.78
從表1看出，通過調節間苯二胺和對苯二胺的比例，可以得到具有高脫鹽率、高水通量的複合反滲透膜。
- 實施例5～7
（1）A溶液的配製：同實施例1；
（2）B溶液的配製：均苯三甲醯氯和間苯二甲醯氯的量見表2，其餘同實施例1；
（3）同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果如表2所示。
表2 均苯三甲醯氯（千克） 間苯二甲醯氯的含量（千克） 檢測結果 NaCl的脫除率（％） 水通量（立方米/平方米.日）
/ | 均苯三甲醯氯 （千克） | 間苯二甲醯氟的含量（千克） | 檢測結果 | |
NaCl的脫除率（%） | 水通量 （立方米/平方米·日） | |||
實施例1 | 0.09 | 0.01 | 9808 | 1.1 |
實施例5 | 0.08 | 0.02 | 98.5 | 1.35 |
實施例6 | 0.095 | 0.005 | 99.1 | 0.81 |
實施例7 | 0.1 | 0.000 | 99.1 | 0.7 |
從表2看出，通過調節均苯三甲醯氯和間苯二甲醯氯的比例，可以得到具有高脫鹽率、高水通量的複合反滲透膜。
- 實施例8
（1）A溶液的配製：用1，6-己二胺代替對苯二胺，其餘同實施例1；
（2）（3）步驟及參數同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果為：NaCl的脫除率為97.5％，水通量為1.32（立方米/平方米.日）。
- 實施例9
（1）A溶液的配製：用1，4-二氨基環己烷代替對苯二胺，其餘同實施例1；
（2）（3）步驟及參數同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果為：NaCl的脫除率為98.1％，水通量為1.24（立方米/平方米.日）。
- 實施例10
（1）A溶液的配製：同實施例1；
（2）B溶液的配製：用己二醯氯代替間苯二甲醯氯，其餘同實施例1；
（3）同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果為：NaCl的脫除率為97.1％，水通量為1.41（立方米/平方米.日）。
- 實施例11
（1）A溶液的配製：同實施例1；
（2）B溶液的配製：用環己烷二羧酸醯氯代替間苯二甲醯氯，其餘同
- 實施例11
（3）同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果為：NaCl的脫除率為98.5％，水通量為1.03（立方米/平方米.日）。
- 實施例12
（1）A溶液的配製：同實施例1；
（2）B溶液的配製：將環己烷與二甲苯按重量比為95∶5的比例配成的有機溶劑代替石腦油（Naphtha，ShellChemicals），其餘同實施例1；
（3）同實施例1，製備得到複合反滲透膜。
檢測結果為：NaCl的脫除率為98.8％，水通量為1.08（立方米/平方米.日）。
榮譽表彰
2010年11月15日，《極低壓複合反滲透膜及其生產方法》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
