三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用
阅读：653发布：2023-02-21
专利汇可以提供三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用。根据本发明的 实施例 ，该正渗透膜包括： 支撑 层，以及正渗透皮层膜，所述正渗透皮层膜形成在所述支撑层的表面上，所述支撑层是由聚砜形成，并且所述支撑层具有交联层，以及所述正渗透皮层膜是由聚酰胺通过3D打印形成的。由此，可以由聚砜为所述正渗透膜提供良好的支撑，并且通过采用3D打印技术，在所述的支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响从而达到较高 水 通量以及较高截留率，从而提高所述正渗透膜的性能。，下面是三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用专利的具体信息内容。
1.一种制备正渗透膜的方法，其特征在于，包括：
(1)在支撑层的表面形成交联层；
(2)采用聚酰胺、光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂，通过3D打印，在所述交联层的表面形成正渗透皮层膜，以便获得支撑层-正渗透皮层膜复合体；以及
(3)将所述支撑层-正渗透皮层膜复合体依次进行热处理和紫外光照射，以便获得所述正渗透膜，
所述光交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述光引发剂为二苯甲酮和安息香双甲醚，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，并且所述聚酰胺、所述三烯丙基异氰脲酸酯、所述二苯甲酮、所述安息香双甲醚以及所述抗氧化剂的质量比为(85～95)：(2～6)：(1～5)：(0.1～2)：
(0.1～1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑层是由聚砜形成的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述支撑层是预先进行干燥处理的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述干燥处理是在90摄氏度下进行2小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交联层是由均苯三甲酰氯形成的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述交联层是通过将所述支撑层浸入到
0.5重量％均苯三甲酰氯的正己烷溶液中20秒而形成的。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，在进行所述热处理之前和之后，分别采用二次蒸馏水进行清洗，并且所述热处理是在90摄氏度下进行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述紫外处理采用F300/F300SQ型微波激发紫外灯，功率密度120W/cm2，主波长365nm，紫外灯管距样品表面7cm。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述正渗透皮层膜的厚度为5～8微米。
10.一种正渗透膜，其是通过权利要求1～9中任一项所述的方法制备的。
11.权利要求10所述的正渗透膜在污水处理或海水淡化中的用途。
三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及材料领域，具体而言，本发明涉及三维熔融沉积聚酰胺正渗透膜、制备方法及其应用。更具体的，本发明涉及一种制备正渗透膜的方法、一种正渗透膜、以及该渗透膜在污水处理或海水淡化中的用途。
背景技术
[0002] 水资源短缺是目前我国乃至世界范围内面临的重要问题。向海水、污水辟源是解决水资源短缺的重要手段。渗透膜分离技术在水处理领域具有重要的地位。目前主要应用的有纳滤膜(Nanoflitration,NF)、反渗透膜(Reverse Osmosis，RO)、以及正渗透膜(Forward osmosis,FO)等。其中，正渗透膜(又称FO膜)，因其利用渗透原理，无需外加压力，具有高回收率、膜污染低、废水排放少等优点而在水处理领域具有广泛的应用。
[0003] 然而，目前的正渗透膜及其制备方法仍有待改进。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
[0006] 目前的正渗透膜存在比较严重的浓差极化现象，严重影响了正渗透膜的水通量，进而影响了正渗透膜在水处理领域中的应用。发明人经过深入的研究发现，这是由于正渗透膜的厚度、厚度的均匀度以及表面粗糙度不能得到很好的控制。
[0007] 有鉴于此，在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备正渗透膜的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)在支撑层的表面形成交联层；(2)采用聚酰胺、光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂，通过3D打印，在所述交联层的表面形成正渗透皮层膜，以便获得支撑层-正渗透皮层膜复合体；以及(3)将所述支撑层-正渗透皮层膜复合体依次进行热处理和紫外光照射，以便获得所述正渗透膜。发明人发现，利用3D打印技术，能够在步骤(1)中的支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。并且，通过步骤(3)中的加热和紫外光处理，能够通过实现皮层膜分子的交联，达到提高化学稳定性、保持膜表面亲水化程度的目的，进而能够保持正渗透膜在长时间内保持高水通量的运行，进而提高正渗透膜的性能。根据本发明的实施例，利用本发明的制备正渗透膜的方法所得到的正渗透膜可以具有5～8微米的厚度，同时在厚度水平上具有不超过5％的厚度偏差。
[0008] 根据本发明的实施例，所述正渗透膜进一步具有以下附加技术特征：
[0009] 根据本发明的实施例，所述支撑层是由聚砜形成的，任选地，所述支撑层是预先进行干燥处理的，任选地，所述干燥处理是在90摄氏度下进行2小时。由此，可以由聚砜为所述正渗透膜提供良好的支撑，并且通过热处理提高所述支撑层的性能，并提高后续步骤的处理效果。
[0010] 根据本发明的实施例，所述交联层是由均苯三甲酰氯形成的，任选地，所述交联层是通过将所述支撑层浸入到0.5重量％均苯三甲酰氯的正己烷溶液中20秒而形成的。由此，可以通过均苯三甲酰氯为所述支撑层提供良好的交联层，防止由于支撑层孔隙过大而影响利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的使用效果。
[0011] 根据本发明的实施例，所述光交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述光引发剂为二苯甲酮和安息香双甲醚，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，并且所述聚酰胺、所述三烯丙基异氰脲酸酯、所述二苯甲酮、所述安息香双甲醚以及所述抗氧化剂的质量比为(85～95)：(2～6)：(1～5)：(0.1～2)：(0.1～1)。由此，将所述材料充分混合，以作为后续3D打印步骤的原料。并且可以通过调节所述联剂、光引发剂以及抗氧化剂的比例，达到更好的光交联效果，进而得到具有良好的化学稳定性以及亲水化程度的正渗透膜。
[0012] 根据本发明的实施例，在步骤(3)中，在进行所述热处理之前和之后，分别采用二次蒸馏水进行清洗，并且所述热处理是在90摄氏度下进行的。由此，可以通过加热进一步提高根据本发明实施例的方法制备的正渗透膜的稳定性，并且可以通过采用二次蒸馏水清洗来除去上述步骤中残留的杂质。由此，可以进一步提高后续步骤的处理效果，并且提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
[0013] 根据本发明的实施例，在步骤(3)中，所述紫外处理采用F300/F300SQ型微波激发2
紫外灯，功率密度120W/cm ，主波长365nm，紫外灯管距样品表面7cm。由此，可以通过紫外光处理，引发所述支撑层-正渗透皮层膜复合体发生交联反应，适度提高所述聚酰胺皮层膜的化学稳定性和致密性，进而提高正渗透膜对盐离子的截留率，进一步提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
紫外灯，功率密度120W/cm ，主波长365nm，紫外灯管距样品表面7cm。由此，可以通过紫外光处理，引发所述支撑层-正渗透皮层膜复合体发生交联反应，适度提高所述聚酰胺皮层膜的化学稳定性和致密性，进而提高正渗透膜对盐离子的截留率，进一步提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
[0014] 根据本发明的实施例，所述正渗透皮层膜的厚度为5～8微米。由此，可以通过设置3D打印步骤中的相关参数，例如，打印精度、打印所述聚酰胺层的厚度、形状等参数，实现对所述正渗透膜厚度的控制。并且，当所述正渗透膜的厚度为5～8微米时，能够达到降低浓差极化，提高所述正渗透膜的水通量的效果，进而提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
[0015] 在本发明的第二方面，本发明提出了一种正渗透膜。根据本发明的实施例，所述的正渗透膜，其是通过根据本发明上面所述的制备正渗透膜的方法所得到的。如前所述，发明人发现，利用3D打印技术，能够在步骤(1)中的支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。并且，通过步骤(3)中的加热和紫外光处理，能够通过实现皮层膜分子的交联，达到提高化学稳定性、保持膜表面亲水化程度的目的，进而能够保持正渗透膜在长时间内保持高水通量的运行，进而提高正渗透膜的性能。根据本发明的实施例，利用本发明的制备正渗透膜的方法所得到的正渗透膜可以具有5～8微米的厚度，同时在厚度水平上具有不超过5％的厚度偏差。
[0016] 在本发明的第三方面，本发明提出了一种正渗透膜。根据本发明自的实施例，所述正渗透膜包括：支撑层，以及正渗透皮层膜，所述正渗透皮层膜形成在所述支撑层的表面上，其中，所述正渗透皮层膜具有：多层网状结构；5～8微米的厚度；不超过5％的表面厚度2 2
偏差；在0.1MPa的水流压力下，30L/mh～60L/mh的水通量，其中，针对海水的水通量为60L/m2h；针对NaCl不低于95％的截留率；或者针对MgSO4不低于99％的截留率。由此，可以由支撑层为所述正渗透膜提供良好的支撑结构，并且由正渗透皮层膜为根据本发明实施例的正渗透膜提供良好的孔隙率，均匀的厚度分布，进而提高根据本发明实施例的正渗透膜的性能，从而达到较高水通量以及较高截留率，进而提高所述正渗透膜的性能。
偏差；在0.1MPa的水流压力下，30L/mh～60L/mh的水通量，其中，针对海水的水通量为60L/m2h；针对NaCl不低于95％的截留率；或者针对MgSO4不低于99％的截留率。由此，可以由支撑层为所述正渗透膜提供良好的支撑结构，并且由正渗透皮层膜为根据本发明实施例的正渗透膜提供良好的孔隙率，均匀的厚度分布，进而提高根据本发明实施例的正渗透膜的性能，从而达到较高水通量以及较高截留率，进而提高所述正渗透膜的性能。
[0017] 根据本发明的实施例，所述的正渗透膜所包含的所述支撑层是由聚砜形成，并且所述支撑层具有交联结构，以及所述正渗透皮层膜是由聚酰胺通过3D打印形成的。由此，可以由聚砜为所述正渗透膜提供良好的支撑，所述交联层可以防止由于支撑层孔隙过大而影响正渗透膜的使用效果，并且通过采用3D打印技术，在所述的支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。
[0018] 在本发明的另一方面，本发明提出了前面所述的正渗透膜在污水处理或海水淡化中的用途。由此，可以利用根据本发明的实施例的正渗透膜的特点，例如具有高孔隙率、较高水通量以及较高截留率以及良好的化学稳定性等特点，将所述正渗透膜应用于污水处理或海水淡化，从而获得较好的效果，提高污水处理效率或海水淡化效果。附图说明
[0019] 图1显示了根据本发明一个实施例的制备正渗透膜方法的流程示意图；
[0020] 图2显示了根据本发明另一个实施例的制备正渗透膜方法的流程示意图；
[0021] 图3显示了根据本发明又一个实施例的制备正渗透膜方法的流程示意图；
[0022] 图4显示了根据本发明一个实施例的正渗透膜的结构示意图；
[0023] 图5显示了根据本发明另一个实施例的正渗透膜的部分结构示意图；
[0024] 图6显示了根据本发明又一个实施例的正渗透膜的部分结构示意图；
[0025] 图7显示了根据本发明又一个实施例的正渗透膜的部分结构示意图；
[0026] 图8显示了根据本发明一个实施例的用于制备正渗透膜的方法的流程示意图；以及
[0027] 图9显示了根据本发明一个实施例的用于正渗透膜性能测试的系统结构示意图。
[0028] 附图标记说明：
[0029] 100：支撑层
[0030] 200：正渗透皮层膜
[0031] 210：单层正渗透皮层膜
[0032] 300：交联层
具体实施方式
[0033] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0034] 本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
[0035] 目前的正渗透膜存在比较严重的浓差极化现象，严重影响了正渗透膜的水通量，进而影响了正渗透膜在水处理领域中的应用。发明人经过深入的研究发现，这是由于正渗透膜的厚度以及厚度的均匀度不能得到很好的控制。
[0036] 制备正渗透膜的方法
[0037] 有鉴于此，在本发明的一方面，本发明提出了一种制备正渗透膜的方法。参考图1，根据本发明的实施例，该方法包括：
[0038] S100形成交联层
[0039] 在该步骤中，在支撑层的表面形成交联层。根据本发明的实施例，支撑层是由聚砜形成的。聚砜作为一种力学性能优异、具有较好的热稳定性以及优良的机械性能的热塑性树脂，能够为利用根据本发明实施例的方法制备的正渗透膜提供良好的支撑。聚砜材料进一步包含普通双酚A型聚砜(PSF)、聚芳砜(PAS)以及聚醚砜(PES)。根据本发明实施例，支撑层可以为聚砜超滤支撑层。由此，可以由聚砜为正渗透膜提供良好的支撑，进而提高该正渗透膜的使用效果。
[0040] 根据本发明的实施例，上述交联层可以是由均苯三甲酰氯形成的。并且，该交联层可以通过将聚砜支撑层浸入到0.5重量％均苯三甲酰氯的正己烷溶液中20秒得到。由此，可以在上述支撑层上形成由均苯三甲酰氯提供的交联层，防止由于支撑层孔隙过大而影响利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的使用效果。
[0041] 根据本发明的实施例，参考图2，在S100之前可以进一步包括：S10，对支撑层预先进行干燥处理。根据本发明的实施例，该干燥处理可以是在90摄氏度下加热2小时。由此，可以通过热处理提高聚砜超滤支撑层作为支撑层的性能，并提高后续步骤的处理效果。
[0042] S200形成正渗透皮层膜
[0043] 在该步骤中，采用聚酰胺、光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂，通过3D打印，在S100中形成的交联层的表面形成正渗透皮层膜，以便获得支撑层-正渗透皮层膜复合体。换句话说，在该步骤中，首先将聚酰胺、光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂混合，然后按照预先设定好的打印参数以及程序，通过3D打印的方式，在交联层的表面形成正渗透皮层膜。发明人发现，由传统的聚合聚酰胺的方法形成的正渗透皮层膜通常具有层状结构，并且难以控制厚度的均匀性。因此，采用传统方法制备的正渗透膜通常具有较低的孔隙率以及较大的浓差极化现象，进而导致正渗透膜的水通量较低。由此，通过采用3D打印技术，能够在S100形成的支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。
[0044] 根据本发明的实施例，聚酰胺为低分子量低熔点聚酰胺粉末，例如，可以为尼龙6。光交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，光引发剂包括二苯甲酮和安息香双甲醚，抗氧化剂为抗氧化剂1010。具体地，在进行3D打印的混合物中，聚酰三烯丙基异氰脲酸二苯甲酮、安息香双甲醚以及抗氧化剂的质量比为(85～95)：(2～6)：(1～5)：(0.1～2)：(0.1～1)。其中，根据本发明的一个具体实施例，在尼龙6、光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂的混合物中，尼龙
6的含量为92.5重量％，光交联剂的含量为4重量％，光引发剂中二苯甲酮的含量为2重量％，安息香双甲醚的含量为1重量％，抗氧化剂的含量为0.5重量％。由此，可以由具有低分子量低熔点特点的尼龙6为根据本发明实施例的正渗透膜提供较好的正渗透皮层膜结构，并且可以提高3D打印的效果；通过调节光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂的比例，可以达到更好的光交联效果，进而得到具有良好的化学稳定性以及亲水化程度的正渗透皮层膜，进而得到具有良好使用效果的支撑层-正渗透皮层膜复合体，以便提高后续处理效果。
6的含量为92.5重量％，光交联剂的含量为4重量％，光引发剂中二苯甲酮的含量为2重量％，安息香双甲醚的含量为1重量％，抗氧化剂的含量为0.5重量％。由此，可以由具有低分子量低熔点特点的尼龙6为根据本发明实施例的正渗透膜提供较好的正渗透皮层膜结构，并且可以提高3D打印的效果；通过调节光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂的比例，可以达到更好的光交联效果，进而得到具有良好的化学稳定性以及亲水化程度的正渗透皮层膜，进而得到具有良好使用效果的支撑层-正渗透皮层膜复合体，以便提高后续处理效果。
[0045] 另外，本领域技术人员能够理解，上述根据本发明的实施例中的形成正渗透皮层膜的材料，例如聚酰胺，以及光交联剂、光引发剂等材料并不受特别限制。本领域技术人员可以根据实际需求选择其他任何适用于本发明实施例的材料作为正渗透皮层膜的材料，例如，也可以选用醋酸纤维素。此外，光交联剂、光引发剂以及抗氧化剂的选择也不受特别限制，只要能够达到较好的光交联效果，提高正渗透皮层膜的化学稳定性以及致密性即可。
[0046] S300热处理和紫外光照射
[0047] 在该步骤中，将S200中形成的支撑层-正渗透皮层膜复合体依次进行热处理和紫外光照射，以便获得正渗透膜。由此，通过加热和紫外光处理，能够实现正渗透皮层膜中分子的交联，进而达到提高化学稳定性、保持膜表面亲水化程度的目的，进而能够保持正渗透膜在长时间内保持高水通量的运行，提高正渗透膜的性能。
[0048] 为进一步提高利用根据本发明实施例的方法制备的正渗透膜的性能，在S300之前以及之后可以进一步包含以下步骤：参考图3，在形成正渗透皮层膜之后，可以通过S310清洗步骤，来除去正渗透皮层膜表面附着的杂质。上述清洗步骤可以通过采用二次蒸馏水反复清洗，达到除去残留的杂质，提高后续S320热处理步骤的处理效果的目的。清洗后的正渗透皮层膜进一步经过S320热处理。该热处理步骤可以在90摄氏度下进行，处理时间可以为15～20分钟。由此，可以通过加热进一步提高正渗透膜的稳定性，并且提高聚酰胺正渗透皮层膜与聚砜支撑层的结合，进而提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。此外，在S320热处理后，可以进一步包括S330清洗步骤，来进一步除去上述步骤中残留的杂质，提高后续步骤的处理效果。上述S310清洗步骤中的特征及优点同样适用于S330，在此不再赘述。
[0049] S330清洗步骤后，可以对上述正渗透皮层膜进行S340紫外照射处理。该紫外照射可以采用F300/F300SQ型微波激发紫外灯，功率密度120W/cm2，主波长365nm，紫外灯管距样品表面7cm。并且，紫外光照射时间可以根据聚酰胺正渗透皮层膜的具体厚度进行调节。例如，当正渗透膜具有5～8微米厚度时，光照处理时间可以为5～10秒。由此，可以通过紫外光处理，引发聚酰胺正渗透皮层膜复合体发生交联反应，适度提高所述聚酰胺皮层膜的化学稳定性和致密性，以达到提高正渗透膜对盐离子的截留率，进而提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
[0050] 根据本发明的实施例，正渗透皮层膜的厚度为5～8微米。可以通过设置3D打印步骤中的相关参数，例如，通过根据CAD数字模型软件设计聚酰胺层的厚度、形状、打印精度等参数，实现对正渗透膜厚度的精确控制。并且，当聚酰胺正渗透膜的厚度为5～8微米时，能够达到降低浓差极化，提高正渗透膜的水通量的效果，进而提高利用根据本发明实施例制备的正渗透膜的性能。
[0051] 由此，通过采用根据本发明实施例的制备正渗透膜的方法，可以通过3D打印技术在支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。并且，通过根据本发明实施例的加热和紫外光处理，能够通过实现皮层膜分子的交联，达到提高化学稳定性、保持膜表面亲水化程度的目的，进而能够保持正渗透膜在长时间内保持高水通量的运行，进而提高根据本发明实施例的正渗透膜的性能。
[0052] 正渗透膜
[0053] 在本发明的另一方面，本发明提出了一种正渗透膜。根据本发明的实施例，该正渗透膜是通过上述根据本发明实施例的制备正渗透膜的方法制备的。由此，通过采用根据本发明实施例的3D打印技术，能够在支撑层表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜，进而能够提高正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响。并且，通过根据本发明实施例的加热和紫外光处理，能够通过实现皮层膜分子的交联，达到提高化学稳定性、保持膜表面亲水化程度的目的，进而能够保持正渗透膜在长时间内保持高水通量的运行，进而提高根据本发明实施例的正渗透膜的性能。
[0054] 在本发明的另一方面，本发明提出了一种正渗透膜。根据本发明的实施例，参考图4，该正渗透膜具有以下结构：支撑层100以及正渗透皮层膜200。根据本发明的实施例，正渗透皮层膜200形成在支撑层100的表面上。具体的，参考图7，前面所描述的正渗透膜包含的支撑层100是由聚砜形成，聚砜支撑层100进一步具有交联层300。并且正渗透皮层膜200是由聚酰胺通过3D打印形成的。由此，可以由聚砜为所述正渗透膜提供良好的支撑，并且通过采用3D打印技术，在支撑层100表面形成厚度均匀、具有可控的三维多层网状结构的正渗透皮层膜200，进而能够提高所述正渗透膜的孔隙率，降低浓差极化对正渗透膜分离性能的影响，从而达到较高水通量以及较高截留率，进而提高所述正渗透膜的性能。
[0055] 此外，正渗透皮层膜200可以进一步具有以下附加技术特征：参考图4，正渗透皮层膜200具有厚度H，该厚度可以为5～8微米；正渗透皮层膜200进一步具有多层网状结构；参考图5，正渗透皮层膜200是由多个具有单层正渗透皮层膜210结构的膜构成的；并且，正渗透皮层膜200具有不超过5％的厚度偏差。参考图6，上述厚度偏差定义如下：正渗透皮层膜200表面最高点具有的厚度Hmax减去最低点具有的厚度Hmin，与平均厚度的比值。上述平均厚度为Hmax与Hmin的平均值。
[0056] 另外，为了进一步提高根据本发明实施例的正渗透膜的性能，可以对上述正渗透膜进行加热处理以及紫外照射处理。此外，在进行上述加热处理的之前以及之后，可以分别采用二次蒸馏水对上述正渗透膜进行清洗。前面描述的根据本发明实施例的制备正渗透膜的方法中的加热以及紫外照射处理的特征及优点同样适用于前面所描述的步骤，在此不再赘述。
[0057] 根据本发明实施例的正渗透膜进一步具有以下技术特征：在0.1MPa的水流压力下，30L/m2h～60L/m2h的水通量，其中，针对海水的水通量为60L/m2h；针对NaCl不低于95％的截留率；或者针对MgSO4不低于99％的截留率。
[0058] 下面通过具体的实施例对本发明进行说明，本领域技术人员能够理解的是，下面的具体的实施例仅仅是为了说明的目的，而不以任何方式限制本发明的范围。另外，在下面的实施例中，除非特别说明，所采用的材料和设备均是市售可得的。如果在后面的实施例中，未对具体的处理条件和处理方法进行明确描述，则可以采用本领域中公知的条件和方法进行处理。
[0059] 实施例1制备正渗透膜
[0060] 在本实施例中，参考图8，制备正渗透膜，其中，具体步骤和条件如下：
[0061] 以截留分子量为80kDa的聚醚砜超滤膜为基体膜，首先用去离子水清洗膜表面并在90℃干燥箱中干燥2小时。然后立即浸入含有0.5重量％均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中，浸没时间为20秒。随后将膜取出置于空气中，在室温下干燥1分钟，使膜表面的正己烷溶剂完全挥发。随后将附着有TMC的基膜至于3D打印机中，按照预先设置好的程序，将聚酰胺与光交联剂混合材料在基膜的上表面沉积打印，冷却后取出样品，置于90℃干燥箱中干燥1小时，再取出清洗并利用功率密度为120W/cm2紫外光照射交联10s。最后用二次水清洗多次以去除残余杂质并储存在水槽中备用。
[0062] 所得的非对称正渗透膜聚酰胺皮层厚度平均为7微米，表面均匀度偏差为4％，并且皮层膜和基体膜之间交联强度高，膜的稳定性好，可在2M氯化钠水溶液为汲取液，二次水为原料液条件下连续运行2周，而不发生脱落，分解。
[0063] 参考图9，对实施例1中所得到的正渗透膜的性能进行测试，具体的，如图9所示为复合FO膜的水通量和盐离子截留率的测定装置流程。测试温度保持在室温(23±0.5℃)，溶液的pH值为中性(pH 7-8)。如图9所示，测试体系中水溶液的流动通过两个蠕动泵(YZ1515X)来驱动。控制一定的水流速度与水压。
[0064] 通过电子分析天平(AY220)测量30分钟内的汲取液的增量(每1分钟记录一次)计算得到FO膜的水通量。测试过程中，FO复合膜的皮层膜面向原料液(AL-facing-FS)一侧，支撑膜面向汲取液一侧。每组FO复合膜，每次实验重复3次，数据取平均值，计算标准偏差。FO膜水通量(Jw)(L·m-2·h-1)计算公式如下：
[0065]
[0066] 其中Δw：汲取液质量变化(kg)；
[0067] ρ：水的密度(kg·L-1)；
[0068] s：膜的有效面积(m2)；
[0069] t：操作实验(h)。
[0070] 正渗透膜对汲取液溶质的截留率(汲取液通过膜扩散进入原料液的溶质的量，RS)通过计算原料液二次水的盐离子浓度测定，得到3次测试数据平均值，计算标准偏差。标准的电导仪用来测定溶液的电导值，计算得到溶液浓度。反混截留率计算公式如下：
[0071]
[0072] 其中nsalt：实验过程中从汲取液进入原料液的溶质摩尔质量(mol)；
[0073] VDI：水的透过量(L)；
[0074] Cd：汲取液的浓度(mol·L-1)。
[0075] 实施例2
[0076] 以浓度2mol/L的NaCl水溶液为汲取液，以二次蒸馏水为原料液，对实施例1制备的正渗透膜进行测试，根据实施例1中描述的方法进行测试并按照实施例1中的公式计算正渗透膜的水通量和截留率。先将根据本发明实施例制备的正渗透膜(FO膜)置于该系统中，在室温下(23℃)，通过开启蠕动泵并且调节阀门，控制汲取液以及原料液具有一定的流速，使水流压力保持在0.1MPa，并通过压力表对系统中的压力进行监控。利用电子天平测试透过FO膜的原料液消耗的质量。通过计算，根据本发明实施例的正渗透膜单位面积单位时间的2
水透过量，可达到32L/mh。利用DDS-307型电导率仪测试汲取液前后浓度变化，计算根据本发明实施例的正渗透膜对盐离子的截留率，对NaCl离子的截留率可达到95％。
水透过量，可达到32L/mh。利用DDS-307型电导率仪测试汲取液前后浓度变化，计算根据本发明实施例的正渗透膜对盐离子的截留率，对NaCl离子的截留率可达到95％。
[0077] 实施例3
[0078] 以浓度2mol/L的MgSO4水溶液为汲取液，以二次蒸馏水为原料液，对实施例1制备的正渗透膜进行测试，根据实施例1中描述的方法进行测试并按照实施例1中的公式计算正渗透膜的水通量和截留率。将根据本发明实施例制备的正渗透膜(FO膜)置于该系统中，在室温下(23℃)，通过开启蠕动泵并且调节阀门，控制汲取液以及原料液具有一定的流速，使水流压力保持在0.1MPa，并通过压力表对系统中的压力进行监控。利用电子天平测试透过FO膜的原料液消耗的质量。通过计算，根据本发明实施例的正渗透膜单位面积单位时间的水透过量，可达到48L/m2h。利用DDS-307型电导率仪测试汲取液前后浓度变化，计算根据本发明实施例的正渗透膜对MgSO4离子的截留率可达到99％。
[0079] 实施例4
[0080] 此外，为进一步说明根据本发明实施例的正渗透膜在处理海水时的性能，本发明提供了如下测试：以浓度1.6mol/L的NaCl水溶液模拟海水，以河水为渗入液构建压力阻尼渗透(PRO)发电系统，测试实施例1制备的正渗透膜的水通量和截留率。先将根据本发明实施例的正渗透膜置于PRO性能检测装置中，在室温下(23℃)，调节阀门控制一定的流速，利用电子天平测试透过根据本发明实施例的正渗透膜的原料液的消耗质量。通过计算，根据本发明实施例的正渗透膜单位面积单位时间的水透过量可达到60L/m2h。利用DDS-307型电导率仪测试汲取液前面浓度变化，计算对盐离子的截留率。根据本发明实施例的正渗透膜对NaCl离子的截留率可达到97％。
[0081] 在本发明的另一方面，本发明提出了根据本发明的实施例的正渗透膜在污水处理或海水淡化中的用途。由于该正渗透膜是由前面描述根据本发明实施例的方法制备的，因此该正渗透膜具有前面描述的根据本发明实施例的正渗透膜的特征及优点，在此不再赘述。由此，可以利用根据本发明的实施例的正渗透膜的特点，例如具有高孔隙率、较高水通量以及较高截留率以及良好的化学稳定性等，将该正渗透膜应用于污水处理或海水淡化，从而获得较好的效果，提高污水处理效率或海水淡化效果。
[0082] 需要说明的是，在本发明的各个方面中所描述的特征及效果可以互相适用，在此不再赘述。
[0083] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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