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廣西壯族自治區(qū)南寧市兆冠環(huán)保科技有限公司專業(yè)致力于水處理環(huán)保領域，是一家技術實力雄厚的生產(chǎn)型企業(yè)。公司擁有一支高素質水處理專業(yè)技術人員組成的生產(chǎn)、工程技術和銷售團隊。在清水、循環(huán)水處理、中水回用、化學水處理、污水處理等多個項目有著先進的技術和質量優(yōu)良的產(chǎn)品。我公司同時是進口美國陽光反滲透藥劑西南地區(qū)總代理和美國海德能膜廣西地區(qū)推廣中心，可協(xié)助用戶對水質進行檢測，從而運用效、經(jīng)濟的解決方案。本公司的產(chǎn)品已廣泛應用于電子、 醫(yī)藥、造紙、制糖、化工、飲水、電鍍、紡織印染等行業(yè)。公司以“誠信為本、求實創(chuàng)新，品質兼優(yōu)、服務至上”為企業(yè)宗旨，以“誠信求實、開拓創(chuàng)新、追求雙贏”為經(jīng)營理念，通過先進的技術、優(yōu)質的產(chǎn)品、優(yōu)惠的價格、完善的服務，帶給廣大客戶的利益！

公司現(xiàn)有產(chǎn)品：

清水產(chǎn)品-----------穩(wěn)定性二氧化氯溶液，濃度為2%、4%、8%，二氧化氯投加器和發(fā)生器、二氧化氯泡騰片（片）、游泳池片、寵物專用片、畜牧養(yǎng)殖專用片

反滲透專用產(chǎn)品---------反滲透專用阻垢劑、劑、絮凝劑、清洗劑、還原劑、保養(yǎng)劑

美國陽光反滲透藥劑-----反滲透阻垢劑（PH-010、PH-135、PH-150、PH-191、PH-200、PH-300、PH-435）、反滲透劑（PH-020、PH-011）、絮凝劑PH-196、清洗劑PH-121

循環(huán)水處理產(chǎn)品---------緩蝕阻垢劑 、氧化型滅藻劑、非氧化型滅藻劑、磷酸三鈉、氨水、預膜劑、鈍化劑、粘泥剝離劑

鍋爐水處理產(chǎn)品---------鍋爐水專用緩蝕阻垢劑、鍋爐除焦除渣清灰劑、除垢劑、清洗劑、保護液、干燥劑、除氧劑

污水處理產(chǎn)品-----------聚丙烯酰胺（陰陽離子、非離子、兩性離子、污水處理專用、選礦專用、洗煤專用、制香專用）、聚合氯化鋁（PAC）、消泡劑

造紙專用化學品---------造紙紙漿專用阻垢劑、造紙黑液蒸發(fā)器專用阻垢劑、造紙專用防腐劑

清洗劑系列產(chǎn)品---------酸洗緩蝕劑、清洗分散劑、清洗緩蝕劑、鈍化預膜劑、沖灰管道清洗劑、凝汽器(換熱器)清洗劑、油垢油焦清洗劑、高溫清洗劑

公司其它產(chǎn)品-----------氨基磺酸、亞硫酸氫鈉、硅磷晶、聚天冬氨酸、超濾藥劑

水處理設備及備品備件---米頓羅隔膜電磁加藥計量泵、保安濾芯、反滲透陶氏膜、海德能膜、反滲透GE膜、納濾膜、超濾膜、石英砂、活性炭、離子交換樹脂、水質檢驗儀器等。

公司現(xiàn)有水處理技術服務：反滲透系統(tǒng)運行維護和服務、反滲透膜在線和離線清洗服務、膜組件化學清洗服務、反滲透膜清洗測試系統(tǒng)及清洗測試；水質檢測、分析；工業(yè)循環(huán)水處理技術服務、飲用水處理技術服務、工業(yè)清水處理技術服務、化學水處理技術服務、污水處理技術服務。

品質 誠信為本 價格實惠 服務周到

反滲透復合膜功能材料論文

摘要：水資源短缺已嚴重制約著我國的經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和人民生活水平的提高。海水淡化是解決水資源短缺的有效途徑之一，而反滲透技術則是實現(xiàn)海水淡化有效、經(jīng)濟的手段。本文歸納評述了目前反滲透復合膜功能材料的研發(fā)現(xiàn)狀，并指出了反滲透復合膜今后的研發(fā)方向。

關鍵詞：反滲透 復合膜功能材料 海水淡化

1 引言

反滲透技術的核心是高性能的反滲透復合膜，作為分離膜技術基礎和核心的功能膜材料一直是美、日等發(fā)達國家膜技術發(fā)展的重點，尤其是對高性能反滲透復合膜的研究更是重中之重。1978年，美國Cadone等在反滲透復合膜制備技術和功能材料研究方面取得重大突破，研究開發(fā)出的復合膜技術具有制作工藝易優(yōu)化、膜性能優(yōu)越、制膜用功能材料選擇范圍廣等優(yōu)點；1980年美國Filmtec公司推出了FT-30高性能反滲透復合膜，實現(xiàn)了反滲透復合膜技術的品化，從而使反滲透復合膜技術取得了劃時代的進步；之后又開發(fā)成功了常規(guī)反滲透復合膜水淡化反滲透復合膜、高通量反滲透復合膜、低壓反滲透復合膜等。目前反滲透膜技術已廣泛應用于海水和苦咸水淡化、純水和超純水制備、工業(yè)用水處理、廢水處理與資源化等領域，取得了十分顯著的經(jīng)濟和社會效益。

我國反滲透膜技術的研究始于上世紀80年代后期，經(jīng)過近20年的研究開發(fā)，在常規(guī)反滲透復合膜材料、膜和膜組件制作、反滲透復合膜的應用等方面取得了較好的結果，反滲透復合膜的性能達到了國外上世紀90年代初的水平，但在關鍵功能材料和高性能反滲透復合膜等研究方面與國外相比還存在較大差距。

2反滲透膜的發(fā)展概況

1748年，Nollet發(fā)現(xiàn)水能自然地擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱內，首次揭示了膜滲透現(xiàn)象。上世紀20年代V粕’t Ho仃和Gibbs建立了完整的稀溶液理論，并揭示了滲透壓與其他熱力學性能之間的關系，從而為滲透現(xiàn)象的研究奠定了堅實的理論依據(jù)。但是，反滲透膜過程作為一項高新技術從實驗室走向工業(yè)應用還是上世紀中葉的事。其標志性事件之一是1953年美國佛羅里達大學的Reid教授首先發(fā)現(xiàn)了醋酸纖維素類材料具有良好的半透性，同年在Reid的建議下，反滲透被列入美國國家計劃。與此同時，美國加利福尼亞大學的Yuster、Loeb和Souriraian等在對反滲透膜材料進行了廣泛篩選的基礎上，于1960年首次制成了具有歷史意義的高脫鹽率、高通量的非對稱醋酸纖維反滲透膜，使反滲透膜過程迅速從實驗室走向工業(yè)應用，大大地促進了膜科技的發(fā)展。復合膜的研究開始于20世紀60年代中期，但直到1980年Filmtec公司才推出性能優(yōu)異的、實用的Ffr．30復合膜；80年代末高脫鹽率的全芳香族聚酰胺復合膜工業(yè)化；90年代中期超低壓和高脫鹽全芳香族聚酰胺復合膜開始進入市場；2000年初耐污染、高脫硼、極低壓和高壓聚酰胺復合膜相繼出現(xiàn)；目前國外商品化的海水淡化反滲透復合膜的脫鹽率大于99．5％，通量達到50 Um2．hr(測試條件：壓力800psi，溫度25℃，Nacl濃度32 OooⅡ叫L)。

3 反滲透復合膜功能材料的研究進展

膜的基本性能取決于膜材料，沒有好的膜材料就得不到滿意的膜。對反滲透復合膜材料的要求是：(1)所成的膜要有高脫鹽率和高通量，以滿足經(jīng)濟要求；(2)要有足夠的機械強度，以保證在所承受的壓力下能正常工作；(3)應有良好的化學穩(wěn)定性，以耐水解、耐清洗劑侵蝕、耐強氧化劑等苛刻條件；(4)耐熱性，以便能在較高溫度下工作；(5)耐生物降解，不會因生物的活動而喪失其優(yōu)異性能；(6)耐污染性，可較長期保持膜的性能，少清洗。

目前，國外通用的反滲透復合膜材料是醋酸纖維素、線型聚酰胺和芳香聚酰胺三類，其中以芳香聚酰胺為主。芳香聚酰胺具有優(yōu)良的物化穩(wěn)定性，耐強堿、耐油脂、耐有機溶劑，機械強度，抗張強度可達120MPa，吸濕性低，耐高溫、日光性能優(yōu)良，但耐酸性和耐氯性較差，溶解性能也不好，不能用溶液相轉化制膜，目前多用胺和酰氯單體進行界面聚合反應方法制備。胺和酰氯兩種單體至少有～種為芳香族化合物，為了獲得耐久性好的膜，適度的交聯(lián)是必要的，所以酰氯或胺單體分子中應有一個官能度大于2，單體的選擇主要考慮單體的反應活性和官能度。聚酰胺分子量的大小主要是通過選擇合適的多胺和酰氯單體及其溶劑，控制其濃度，選擇合適的催化劑和表面活性劑，調節(jié)多胺的pH，控制反應時間和溫度，控制后處理的溫度和時間等手段來控制。多胺和酰氯的界面縮聚反應是非均相反應，聚砜多孔膜吸收多胺水溶液(水相)，酰氯類溶于有機溶劑中(有機相)，在膜界面處發(fā)生縮聚反應，該反應具有明顯的表面反應特征。

相對多元胺來說，人們對酰氯的研究較多。均苯三甲酰氯(聊c)是常用的一種多元酰氯。5-氧甲酰氯．異酞酰氯(CFIC)和5．異氰酸酯一異酞酰氯(IcIC)是兩種新型的酰氯功能性單體，DuPont公司采用這兩種單體制出了高通量、高脫率的復合芳香聚酰胺反滲透膜。兩種單體均含有兩個甲酰氯，CFlC中有一個氧甲酰氯基，是一種氯代酸酯；ICIC

中有一個異氰酸酯基，是一種異氰酸酯；兩種單體中的3個功能基團位置與均苯三甲酰氯一樣，處于l，3，5-位置。Himse等為了探討反滲透膜復合層結構與膜性能關系，制備了5種多元酰氯：CHrI．F．、眥、CrI'HN、BC’rC和CPl℃¨J。另外，間苯二甲酰氯、鄰苯二甲酰氯和對苯二甲酰氯也常用于復合芳香聚酰胺反滲透膜的制備。

目前國外商品化芳香聚酰胺反滲透復合膜超薄復合層的功能材料主要有3種：間苯二胺，均苯三甲酰氯、間苯二胺／5．氧甲酰氯．異酞酰氯、(間苯二胺+均苯三胺)／(均苯三甲酰氯+間苯二甲酰氯)。

3．1 Ns．100反滲透復合膜

1977年北極星研究所(Nonh st盯Research Institute)報道了NS．100反滲透復合膜陽1的制備方法及性能。其功能超薄復合層通過支化的聚乙撐胺與甲基間苯二異氰酸酯(toluene diisocy粕ate，TDl)在聚砜支撐膜上界面聚合制得聚乙撐脲。

從某種意義上來說，Ns．100反滲透復合膜是反滲透技術發(fā)展的一個里程碑，它是種開發(fā)成功的非纖維素類復合膜，也是種采用界面聚合法制得的反滲透復合膜。它的水通量及其對鹽類、有機小分子的截留效果明顯優(yōu)于當時的其它反滲透復合膜。但是這種膜的耐氯性能很差，特別是對次氯酸和次氯酸根離子。Banels¨引用全反射傅立葉紅外光譜分Ns．100反滲透復合膜表面化學結構，發(fā)現(xiàn)聚乙撐胺中的伯胺基團在反應過程中完全消耗，而仲胺基團有剩余，這可能是這種膜的耐氯性差的主要原因。

3．2 PA-300、RC-100反滲透復合膜

Ns．100反滲透復合膜的成功開發(fā)為反滲透復合膜的發(fā)展指引了一個方向，多種具有多胺基團的反應物被用來制備反滲透復合膜，其中多胺基聚氧乙烯效果為顯著。Riley等分別用間苯二甲酰氯(isophthaloylchloride，IPC)和TDI與多胺基聚氧乙烯開發(fā)出了PA-300和RC-100兩種工業(yè)化的反滲透復合膜。

3．3 Ns-300反滲透復合膜

1983年P痂ni報道了一種耐氯性能很好的反滲透復合膜材料，聚哌嗪酰胺，并用它制成了不對稱的反滲透膜n引。Cadotte[131通過優(yōu)化反應條件，發(fā)現(xiàn)可以采用哌嗪(pipe眥ine，PIP)和間苯二甲酰氯在多孔支撐膜上界面聚合制得反滲透復合膜，后來又通過摻入部分均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride，TMc)來調節(jié)膜的水通量和溶質截留率，開發(fā)出NS一300復合膜。

3．4 FT-30反滲透復合膜

Cadotte¨31在開發(fā)聚哌嗪酰胺類反滲透復合膜的同時，發(fā)現(xiàn)采用均苯三甲酰氯和問苯二胺在多孔支撐膜上界面聚合可制得一種高水通量和高溶質截留率反滲透復合膜。這就FilmTech公司推出的幾30反滲透復合膜，這種膜表面呈明顯的峰谷狀結構。后來，經(jīng)過工藝優(yōu)化推出了自來水脫鹽、苦鹽水脫鹽、海水淡化等一系列的反滲透復合膜。1987年，流體公司(uOP兀uid Svsterns)推出的TFcL系列反滲透復合膜也具有相同的化學結構。其高壓膜可用于海水淡化，低壓膜則適用于苦鹽水脫鹽。1990年，海德能公司(Hydranautics，Inc)推出了cPA2反滲透復合膜，其功能超薄復合層也是由間苯二胺與間苯甲酰氯，均苯三甲酰氯通過界面聚合制得。其性能與Film代ch公司推出的F．I’-30反滲透復合膜相近。

3．5 uTc一70反滲透復合膜

東麗公司開發(fā)的uTD70反滲透復合膜中采用了均苯三胺(1，3，5-benzenetriaIIline)／間苯二胺與間苯甲酰氯／均苯三甲酰氯通過界面聚合反應得到功能超薄復合層。由于uTC-70反滲透復合膜對痕量物質的脫除十分有效，非常適合在超純水領域應用。

3．6 A．15反滲透復合膜

杜邦公司(DuPont)的sundet等用l，3，5．環(huán)己烷三甲酰氯(c)rcloh伽e．1，3，5．tri．carbonyl cIIloride，HT)替代均苯三甲酰氯與間苯二胺界面聚合制得A-15反滲透復合膜。其NaCl截留率低于FI-30反滲透復合膜，但水通量有較大程度提高。國外對反滲透復合膜材料和膜的知識產(chǎn)權保護日益重視，有關方面的研究文章甚至專利都很少有詳細的介紹。我國近年來在973、863、科技攻關等國家層面的科技計劃中也設立了有關反滲透復合膜及其關鍵功能單體材料和產(chǎn)業(yè)化關鍵技術等課題和專項，圍繞這些項目也開發(fā)了一些功能單體材料和反滲透復合膜，國內目前有杭州北斗星膜制品有限公司和匯通源泉環(huán)境科技有限公司兩家可生產(chǎn)商品化海水淡化反滲透復合膜及膜元件，膜的脫鹽率為99．2％一99．5％，通量達到25—50 Um2．hr(測試條件：壓力800psi，溫度25℃，NaCl濃度32 000IIlg，L)，基本達到國外上世紀末的水平。與國外的海水淡化反滲透復合膜及膜元件相比，我國的海水淡化反滲透復

合膜及膜元件在性能上還存在較大差距。導致膜性能存在較大差距的原因是多方面的，首先，我國反滲透海水淡化膜材料品種偏少，目前僅有由間苯二胺和均苯三甲酰氯聚合的芳香聚酰胺一種商品化海水淡化反滲透復合膜；其次，我國反滲透復合膜的成膜工藝條件還需進一步優(yōu)化和改進；第三，膜元件的卷制工藝和設備還有待改善；后，制膜人員的水平也還有待加強和提高。

4反滲透復合膜研發(fā)方向

通過多元胺和多元酰氯的界面聚合制備反滲透復合膜是復合膜制備方法的一個里程碑。雖然聚酰胺反滲透復合膜的脫鹽率高、通量大、操作壓力低，有很好的機械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性及水解穩(wěn)定性，但不耐游離氯，抗結垢和耐污染性差。近年來，通過開發(fā)新型制膜材料和膜材料改性等方法來提高聚酰胺反滲透膜的抗氧化和耐污染能力，是膜材料領域的研究熱點之一。

4．1 新型反滲透復合膜關鍵功能材料的設計與制備

(1)以提高反滲透復合膜脫鹽率為目標的新型海水淡化膜材料和功能單體的制備及性能研究。通過在脫鹽層材料中引入能與水分子形成氫鍵的功能基團，在脫鹽層表面形成一水分子富集層，從而提高膜脫鹽率。

(2)以提高水通量為目標的新型海水淡化膜材料和功能單體的制備及性能研究。通過在功能膜材料中引入可促進溶劑(水)傳輸?shù)挠H水基團，提高膜的水通量，以達到提率、節(jié)約能源的目的。

(3)以提高反滲透復合膜抗污染性能為目標的新型海水淡化膜材料和功能單體的制備及性能研究。通過在功能膜材料中引入特殊功能基團，提高復合膜表面的親水性，使復合膜表面呈弱負電性或電中性，顯著減輕有機物、膠體及金屬離子等對膜的污染。

(4)以提高耐氧化(即耐氯性)為目標的新型海

水淡化膜材料和功能單體的研究?；趯δぱ趸退獾臋C理分析(如圖10所示)，通過在功能膜材料中引入磺酸基、甲基等基團，提高反滲透膜的耐氯性和抗氧化性能。

4．2功能單體的結構與膜性能關系的研究

雖然科學家們在如何選擇膜材料方面提出了一些可供參考的依據(jù)，但還沒有建立多元胺和多元酰氯功能單體化學結構與聚酰胺反滲透復合膜的透過性、截留性、耐氯性和耐污染性之間的定量關系。建立功能單體結構與界面聚合后功能膜材料性能、膜性能之間的關系，進而指導新型功能單體的結構設計是今后的研發(fā)方向之一。

4．3界面聚合機理的探索

結合反滲透復合膜制膜過程，從多元胺和多元酰氯功能單體在油水兩相中的分配和擴散，以及多官能團縮聚反應的凝膠化理論等角度探索界面聚合反應的機理，從而指導界面聚合反應，實現(xiàn)膜性能的化也是今后的研發(fā)方向之一。