本發(fā)明涉及反滲透膜生產(chǎn)，特別是涉及一種利用廢棄陽離子交換膜制作海水淡化反滲透膜的方法。
背景技術(shù)：
1、反滲透膜作為一種關(guān)鍵的壓力驅(qū)動(dòng)膜，在海水淡化、廢水處理與回用、電子工業(yè)、飲用水凈化等領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。商品化反滲透膜種類繁多，性能各異，在國際市場(chǎng)上，陶氏化學(xué)、日本東麗、美國通用、世韓等國外品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，形成寡頭競(jìng)爭(zhēng)的局面?，國內(nèi)市場(chǎng)方面，時(shí)代沃頓、藍(lán)星東麗和沁森高科等企業(yè)占據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)的一定份額，但國外品牌仍占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其是在高端應(yīng)用領(lǐng)域?。國外品牌在技術(shù)上通常具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，一般可達(dá)3-5年的使用壽命，而國內(nèi)品牌使用壽命則相對(duì)較短，通常為1-3年，但在性價(jià)比上更具優(yōu)勢(shì)，尤其在小型工業(yè)水處理項(xiàng)目中有一定的應(yīng)用?。膜污染、能耗較高和維護(hù)困難等是所有反滲透膜的難題，反滲透膜在使用過程中容易受到污染，如有機(jī)物、微生物、無機(jī)鹽等雜質(zhì)的沉積，導(dǎo)致膜分離性能降低，這不僅會(huì)影響水質(zhì)，還會(huì)增加能耗和維護(hù)成本，盡管反滲透膜技術(shù)相較于蒸餾、結(jié)晶和蒸發(fā)等方法能耗較低，但與出現(xiàn)的一些新型節(jié)能水處理技術(shù)相比，其能耗仍然較高。
2、目前，反滲透膜成本較高的主要原因是高質(zhì)量的膜材料和復(fù)雜的制造工藝，如果能降低膜材料及制造工藝成本，有望獲得低成本的反滲透膜。離子交換膜是一種具有選擇性透過離子的分離膜，陽離子交換膜內(nèi)部含有負(fù)電功能基團(tuán)，允許陽離子通過排斥陰離子通過，陰離子交換膜內(nèi)部含有正電功能基團(tuán)，允許陰離子通過排斥陽離子通過，與常規(guī)壓力驅(qū)動(dòng)分離膜不同，離子交換膜是一種在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下“過鹽阻水”的分離膜，使用一段時(shí)間后，膜表面可能會(huì)受到有機(jī)物污染，部分無機(jī)鹽也可能會(huì)在膜表面結(jié)垢，導(dǎo)致離子交換膜電阻急劇升高，無法繼續(xù)使用而遭廢棄處理，?如填埋、焚燒等，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，如果能將這部分離子交換膜處理用作反滲透膜，不但會(huì)減小離子交換膜廢棄處理帶來的環(huán)境污染，而且反滲透膜制備成本也會(huì)降低。
3、海水淡化反滲透膜主要用于海水淡化、苦咸水脫鹽和工業(yè)污水處理等領(lǐng)域，通常在更高的操作壓力下運(yùn)行，對(duì)于脫鹽率要求更高，并且需要適應(yīng)抗污染性和耐腐蝕性的強(qiáng)度要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種利用廢棄陽離子交換膜制作海水淡化反滲透膜的方法，解決現(xiàn)有的陽離子交換膜使用之后直接廢棄處理，帶來環(huán)境污染的問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種利用廢棄陽離子交換膜制作海水淡化反滲透膜的方法，包括：
3、s1、對(duì)廢棄的陽離子交換膜的預(yù)處理；
4、s2、配置交聯(lián)劑和親水改性劑的交聯(lián)劑溶液、陽離子表面活性劑和親水改性劑的陽離子表面活性劑混合溶液、有機(jī)堿和側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物混合溶液；
5、s3、對(duì)步驟s1處理后的陽離子交換膜，先兩次噴涂交聯(lián)劑溶液，再噴涂聚合物混合溶液，利用紫外光照使聚合物的側(cè)鏈酰胺環(huán)在有機(jī)堿進(jìn)攻下，發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，然后在膜表面噴涂陽離子表面活性劑混合溶液，并置于高溫環(huán)境中進(jìn)行干燥，使膜表面開環(huán)側(cè)鏈中的羧基和交聯(lián)劑形成化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，離子表面活性劑和側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物形成配位效應(yīng)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，陽離子交換膜表面一步完成致密層的制備并將溶劑蒸發(fā)完全，形成反滲透膜；再將干燥完全的反滲透膜放入到一定溫度的有機(jī)酸溶液中處理。
6、步驟s1包括獲得廢棄的陽離子交換膜，并去除陽離子交換膜上的污染和結(jié)構(gòu)層；包括先用機(jī)械的方式除去固體結(jié)垢層，再在酸性溶液環(huán)境中超聲去污，之后晾干。
7、步驟s2中，配置好各溶液之后，將配置的溶液在40~80℃下超聲處理6-12h至脫泡完全。
8、步驟s2中，交聯(lián)劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑、肽螯合物中的至少一種；
9、陽離子表面活性劑材料為十二烷基二甲基芐基氯化銨?、二甲基雙十六烷基氯化銨、硬脂基三甲基氯化銨、聚氧乙烯基陽離子表面活性劑、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種；
10、親水改性劑為n-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、呋喃中的至少一種；
11、有機(jī)堿為二異丙基胺基鋰、六甲基二硅胺基鋰、四甲基胍和三乙胺中的至少一種，
12、側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物為聚乙烯吡咯烷酮（pvp）k15、pvpk30、pvpk60中的至少一種。
13、步驟s3中的有機(jī)酸溶液為草酸、檸檬酸、醋酸和甲酸中的至少一種，并且ph值在3-5之間。
14、步驟s3中的高溫環(huán)境烘箱，烘箱內(nèi)的溫度為190-200℃。
15、步驟s3中的有機(jī)酸溶液的溫度為90-98℃。
16、步驟s3中第一次噴涂交聯(lián)劑溶液之后，將膜放在真空干燥箱中干燥，然后再第二次噴涂交聯(lián)劑溶液，在空氣中靜置干燥。
17、步驟s3中兩次噴涂交聯(lián)劑溶液，包括在陽離子交換膜表面噴涂交聯(lián)劑溶液，使交聯(lián)劑在膜表面預(yù)交聯(lián)形成改性層，并且在烘干后，在改性層表面再次噴涂交聯(lián)劑溶液，二次噴涂后保持交聯(lián)劑溶液潤改性層表面，以與聚合物混合溶液反應(yīng)。在二次噴涂后不需要烘干，在潤濕的狀態(tài)下與其他物質(zhì)一起在烘干/蒸發(fā)過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可以增加表面改性層的穩(wěn)定性。
18、本發(fā)明提供的一種利用廢棄陽離子交換膜制作海水淡化反滲透膜的方法，將使用過的廢棄陽離子交換膜經(jīng)過處理、改性，制備成反滲透膜應(yīng)用于海水淡化，廢棄陽離子交換膜起到反滲透膜基膜支撐層作用，降低反滲透膜原材料成本，后期處理改性與反滲透膜整體制膜工藝相比，工藝流程簡(jiǎn)化，離子交換膜經(jīng)處理改用為反滲透膜而不直接廢棄處理，減小處理離子交換膜填埋、焚燒等造成的環(huán)境污染。制備的反滲透膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的抗污染性能和截留性能。
19、本發(fā)明以廢棄的陽離子交換膜為支撐層，另選用側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物、交聯(lián)劑和陽離子表面活性劑對(duì)離子交換膜表面進(jìn)行改性制備反滲透膜。依靠陽離子表面活性劑的正電性功能基團(tuán)與陽離子膜本身的負(fù)電性基團(tuán)形成兩性表面層結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)膜表面與鹽溶液中陰、陽離子的靜電排斥作用，陽離子表面活性劑本身是一種抗菌材料，可提高反滲透膜使用過程中的抗菌性能，側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物的引入調(diào)控反滲透膜表面具有更高的親水性，提高抗污染性能，側(cè)鏈含酰胺環(huán)的聚合物先使其在膜表面發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，再與引入的交聯(lián)劑形成交聯(lián)致密結(jié)構(gòu)，使改性層定于陽離子交換膜表面，提高反滲透膜截留效果。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：以廢棄的陽離子交換膜為支撐材料，成膜材料廉價(jià)，且陽離子交換膜本身具有較高的功能基團(tuán)密度，可與溶液中的陰離子產(chǎn)生較強(qiáng)靜電排斥效應(yīng)，后期改性只在膜表面進(jìn)行處理，廢棄離子交換膜轉(zhuǎn)換為反滲透膜的整體制膜過程簡(jiǎn)單，成本降低，且制備的反滲透膜性能穩(wěn)定，將其應(yīng)用于海水淡化，性能較好。
21、本發(fā)明所述的反滲透膜為平板膜，本發(fā)明的反滲透膜由廢棄陽離子交換膜經(jīng)膜表面改性的方法制備而得。經(jīng)測(cè)試，反滲透膜用于處理濃度為32000mg/l的nacl溶液時(shí)，nacl的脫鹽率可以達(dá)到99.2%以上，水通量650l·m-2·d-1以上。
1.一種利用廢棄陽離子交換膜制作海水淡化反滲透膜的方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s1包括獲得廢棄的陽離子交換膜，并去除陽離子交換膜上的污染和結(jié)構(gòu)層；包括先用機(jī)械的方式除去固體結(jié)垢層，再在酸性溶液環(huán)境中超聲去污，之后晾干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，配置好各溶液之后，將配置的溶液在40~80℃下超聲處理6-12h至脫泡完全。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s2中，交聯(lián)劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑、肽螯合物中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中的有機(jī)酸溶液為草酸、檸檬酸、醋酸和甲酸中的至少一種，并且ph值在3-5之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中的高溫環(huán)境烘箱，烘箱內(nèi)的溫度為190-200℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中的有機(jī)酸溶液的溫度為90-98℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中第一次噴涂交聯(lián)劑溶液之后，將膜放在真空干燥箱中干燥，然后再第二次噴涂交聯(lián)劑溶液，在空氣中靜置干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟s3中兩次噴涂交聯(lián)劑溶液，包括在陽離子交換膜表面噴涂交聯(lián)劑溶液，使交聯(lián)劑在膜表面預(yù)交聯(lián)形成改性層，并且在烘干后，在改性層表面再次噴涂交聯(lián)劑溶液，二次噴涂后保持交聯(lián)劑溶液潤改性層表面，以與聚合物混合溶液反應(yīng)。