CN110917895B - 一种含石墨烯微片的直饮水处理膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层；本发明中通过在聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，提高了聚酰胺支撑体层的比表面积，进一步提高了直饮水处理膜的物化稳定性、耐酸性和吸附性，孔隙率高，提高了直饮水处理膜整体质量，亲水层的结构设计，进一步提高了水处理膜的亲水性，提高了膜通量，疏水性和石墨烯微片层的结构设计，提高了水处理膜的整体性能。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种含石墨烯微片的直饮水处理膜。
背景技术
作为一种压力驱动膜技术，超滤及反渗透在饮用水深度净化中得到了广泛应用，水处理中所用的膜按结构份，可以分为固膜和液膜，固膜是指以固态物质为分离介质制成的膜，液膜也就是液态物质为分离介质形成的膜。固膜又分为对称膜和不对称膜，他们的区别就在于膜的各部分是否具有相同的特性。液膜有两种存在形式，一种是存在于固体多孔支撑层中的液膜，另外一种是以乳液形式存在的液膜。芳香聚酰胺反渗透膜具有优良的物化稳定性、耐强碱、耐油脂有机溶剂、耐高温和耐老化性，但是在使用过程中容易受污染、清洗效率低的不足，而且水通量还有待提高。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术中不足，提供一种使用过程中不易受污染、使用寿命长、水通量高的含石墨烯微片的直饮水处理膜。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，所述直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，所述聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，所述表层包括上表层和下表层，所述上表层为亲水层，所述亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，所述下表层为疏水层，所述疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，所述聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层。
进一步的，所述石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接。
进一步的，所述硅藻土颗粒的平均历经大小为26-28μm。
进一步的，所述聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4-5%。
进一步的，所述石墨烯微片层的厚度为50-200μm。
进一步的，所述聚酰胺支撑体层的厚度为600-800μm，所述聚酰胺支撑体层的孔径大小为120-480μm，其孔面积为膜面积的45-50%。
进一步的，所述聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性。
进一步的，所述亲水层的厚度为100-200μm。
进一步的，所述疏水层的厚度为80-120μm。
采用本发明的技术方案的有益效果：
本发明中通过在聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，提高了聚酰胺支撑体层的比表面积，进一步提高了直饮水处理膜的物化稳定性、耐酸性和吸附性，孔隙率高，提高了直饮水处理膜整体质量，亲水层的结构设计，进一步提高了水处理膜的亲水性，提高了膜通量，疏水性和石墨烯微片层的结构设计，提高了水处理膜的整体性能。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但是这些实施例不是对本发明保护范围的限制。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，本发明中通过在聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，提高了聚酰胺支撑体层的比表面积，进一步提高了直饮水处理膜的物化稳定性、耐酸性和吸附性，孔隙率高，提高了直饮水处理膜整体质量，亲水层的结构设计，进一步提高了水处理膜的亲水性，提高了膜通量，疏水性和石墨烯微片层的结构设计，提高了水处理膜的整体性能。
作为一个优选实施方式，本实施例中的石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，采用此结构，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间的连接强度更高。
作为一个优选实施方式，本实施例中的硅藻土颗粒的平均历经大小为26-28μm，优选为28μm，硅藻土的主要成分是无定形的二氧化硅，其化学稳定性高、耐酸且具有较强的吸附能力，比表面积大且具有很多小孔结构，孔隙率达80-90%。
作为一个优选实施方式，本实施例中的聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4-5%，优选为4.5%，其他诸如4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%、5%均落入本发明的保护范围。
作为一个优选实施方式，本实施例中的石墨烯微片层的厚度为50-200μm，优选为100μm，其他诸如50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、110μm、120μm、130μm、140μm、160μm、170μm。
作为一个优选实施方式，本实施例中的聚酰胺支撑体层的厚度为600-800μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为120-480μm，其孔面积为膜面积的45-50%，聚酰胺支撑体的厚度优选为700μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为360μm，其孔面积为膜面积的48%，支撑体的厚度以及孔面积与支撑体的缺陷率有关，本实施例中将支撑体的厚度以及孔面积控制在此范围内，提高了膜通量，而且还提高了膜的质量。
作为一个优选实施方式，本实施例中的聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，采用改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性处理，可以提高聚酰胺单体的扩散速率和反应速率，从而提高膜通量。
作为一个优选实施方式，本实施例中的亲水层的厚度为100-200μm，优选为150μm，其他诸如110μm、120μm、130μm、140μm、160μm、170μm、180μm、190μm也同样适用。
作为一个优选实施方式，本实施例中的疏水层的厚度为80-120μm，优选为100μm，其他诸如80μm、90μm、110μm也同样适用。
实施例1
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，硅藻土颗粒的平均历经大小为26，聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4%，石墨烯微片层的厚度为50μm，聚酰胺支撑体层的厚度为600μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为120μm，其孔面积为膜面积的45%，聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，亲水层的厚度为100μm，疏水层的厚度为80μm。
实施例2
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，硅藻土颗粒的平均历经大小为27μm，聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4.5%，石墨烯微片层的厚度为100μm，聚酰胺支撑体层的厚度为700μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为160μm，其孔面积为膜面积的46%，聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，亲水层的厚度为150μm，疏水层的厚度为90μm。
实施例3
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，硅藻土颗粒的平均历经大小为28μm，聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4.5%，石墨烯微片层的厚度为100μm，聚酰胺支撑体的厚度优选为700μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为360μm，其孔面积为膜面积的48%，聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，亲水层的厚度为150μm，疏水层的厚度为100μm。
实施例4
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，硅藻土颗粒的平均历经大小为28μm，聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4.6%，石墨烯微片层的厚度为60μm，聚酰胺支撑体层的厚度为650μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为180μm，其孔面积为膜面积的48%，聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，亲水层的厚度为160μm，疏水层的厚度为90μm。
实施例5
一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，表层包括上表层和下表层，上表层为亲水层，亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，下表层为疏水层，疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层，石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接，硅藻土颗粒的平均历经大小为28μm，聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为5%，石墨烯微片层的厚度为200μm，聚酰胺支撑体层的厚度为800μm，聚酰胺支撑体层的孔径大小为480μm，其孔面积为膜面积的50%，聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性，亲水层的厚度为200μm，疏水层的厚度为120μm。
本发明中的含石墨烯微片的直饮水处理膜的制备方法为现有技术，本申请中不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述直饮水处理膜包括聚酰胺支撑体层和表层，所述聚酰胺支撑体层内添加有若干硅藻土颗粒，所述表层包括上表层和下表层，所述上表层为亲水层，所述亲水层为聚乙二醇基水凝胶涂层，所述下表层为疏水层，所述疏水层为多孔晶状聚丙烯涂层，所述聚酰胺支撑体层和疏水层之间设置有石墨烯微片层；
所述聚酰胺支撑体层在成膜过程中添加改性异构醇聚氧乙烯醚进行改性。
2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述石墨烯微片层与聚酰胺支撑体层之间通过聚酰胺粘合剂连接。
3.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述硅藻土颗粒的平均历经大小为26-28μm。
4.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述聚酰胺支撑体层硅藻土颗粒的添加量为4-5%。
5.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述石墨烯微片层的厚度为50-200μm。
6.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述聚酰胺支撑体层的厚度为600-800μm，所述聚酰胺支撑体层的孔径大小为120-480μm，其孔面积为膜面积的45-50%。
7.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述亲水层的厚度为100-200μm。
8.根据权利要求1所述的一种含石墨烯微片的直饮水处理膜，其特征在于：所述疏水层的厚度为80-120μm。
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