本发明涉及一种基于热辅助表面偏析法的正渗透膜及其制备方法，属于水处理和膜分离科学与。
背景技术：
1、膜分离技术是一项高效、快速、节能的分离技术，广泛应用于水处理、空气分离、生物分离等领域。正渗透(fo)是一种新兴的膜分离过程，近年来引起了膜科学家的极大关注，是目前水净化，废水回用和海水淡化技术之一。相较于传统的压力驱动膜分离技术如反渗透(ro)和纳滤(nf)，正渗透过程利用渗透压差驱动水分子自发地从水化学势高/渗透压低的原料液侧渗透到水化学势低/渗透压高的汲取液侧。fo工艺提供了许多优点，包括降低能耗和设备成本，降低污染倾向，广泛的潜在应用，如发电，液体食品加工，以及痕量有机物去除等，也是目前fo过程的主要探索方向。正渗透膜是正渗透工艺的核心，开发高水通量、低反向盐通量的正渗透膜是目前该领域亟需解决的问题。
2、理想的正渗透膜应具有以下特点：多孔且薄的支撑层，结构参数小，可以减小浓差极化；有着低的反向盐通量；亲水性好，以提高水通量，降低膜污染；具有一定的耐酸碱腐蚀能力。虽然fo受到了越来越多的关注，但浓度极化、膜污染、反向溶质扩散等仍是fo工艺需要解决的问题，仍需探索性能良好的正渗透膜。
3、膜的常用表面改性方法包括以表面接枝法和表面涂覆法为代表的后改性方法和以表面偏析法为代表的原位改性方法。表面偏析是一种广泛存在于自然界的现象，在膜制造中具有不可替代的优势，因为它是在膜形成过程中对膜和孔表面进行同步修饰的原位方法。在表面偏析过程中，带电的亲水基团可在相分离过程中富集于膜表面，相应地，外界条件也会影响表面能，导致材料表面热力学稳态的变化，从而改变表面组成，影响表面性质和应用。但膜表面原位改性最主要的缺陷是改性剂在膜面的覆盖不足，改性效率欠佳。因此，如何提高改性剂在膜面的含量，增强改性剂在膜面的偏析行为成为制备高性能膜材料的热点之一。
4、聚酰胺酸(paa)聚合物中含有大量具有亲水性的极性官能团羧基和胺基，有大量的仲胺基以及分子末端的伯胺基，使得膜表面的亲水性能得到明显改善，进而促进水的传递，且paa分子不溶于水，在水中不易流失。如上所述，本发明为开发出一种简单可行的改性正渗透膜方法提供了一种新的思路，将亲水性聚合物聚酰胺酸paa和基膜材料共混制成铸膜液制备超滤膜，并通过热处理强化聚酰胺酸的偏析，提高paa在膜表面的富集度，提高了膜的亲水性和荷负电性，增强了膜与离子之间的静电斥力，很大程度上减少了溶质的反向扩散，能够实现高渗透性能和高分离性能，具有较好的正渗透性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于热辅助表面偏析法的正渗透膜及其制备方法，该膜具有良好的亲水性和纯水通量以及低反向盐通量。该方法过程简单易操作，高效环保，且易于放大。
2、为了实现上述目的，本发明第一方面提出一种基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1)：原位缩聚制备高通量亲水超滤膜：将成膜聚合物溶解于有机溶剂中，加热搅拌均匀后获得初步铸膜液，冷却至室温后加入亲水性聚合物继续搅拌一定时间，随后进行真空脱泡得到澄清透明的铸膜液，再将无纺布固定在洁净光滑的玻璃板上进行刮膜，将其置于20℃水浴中进行中相转化得到亲水超滤膜；
4、步骤2)：热处理：将亲水超滤膜进行热处理，通过热辅助提升膜的正渗透性能，改变对膜的热处理时间和热处理温度，最终得到高性能正渗透膜。
5、在非溶剂诱导相分离中，聚合物的选择是一个重要因素，聚合物的选择直接影响膜性能，因为固有的膜分离特性取决于聚合物的化学结构。聚砜psf、聚醚砜pes、聚丙烯腈pan、聚偏氟乙烯pvdf和聚氯乙烯pvc等膜主体高分子是目前工业上常用的适用于非溶剂诱导相转化法制备膜的聚合物。由于psf和pes的商业可用性高、易于加工、良好的选择性和渗透性特性，在工业上多被选择。因此，本申请的发明人遵循研究结果，选用聚醚砜、聚砜作为基膜，进行进一步的研究。
6、作为优选，步骤1)中所述铸膜液原材料质量份数分别为成膜聚合物10-25份，有机溶剂70-85份，单体a0.2-5份，单体b 0.2-5份。
7、作为优选，步骤1)中所述的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)中的任一种。
8、作为优选，步骤1)中所述的单体a为4,4’-二氨基二苯醚(oda)、4,4’-二氨基二苯砜(dds)、对苯二胺(pda)、4,4’-二氨基二苯甲烷(mda)的任一种；所述的单体b为均苯四甲酸二酐(pmda)、二苯醚二酐(odpa)、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(bpda)中的任一种。单体a和单体b按1:1-1.02的摩尔比。
9、作为优选，步骤2)中所述热处理方式为真空热处理、蒸气浴热处理、水浴热处理中的一种。
10、作为优选，步骤2)中所述水浴热处理溶剂为水、乙醇、乙二醇或任意两者混合溶液中的一种。
11、作为优选，步骤2)中所述热处理温度为30-100℃，热处理时间为5-100min。
12、作为优选，步骤2)中所述正渗透膜将其置于正渗透测试装置中，选择1mol/l氯化钠溶液作为汲取液，去离子水作为原料液，流量计控制原料液和汲取液的流速保持在150ml/min。
13、本发明的另一技术方案是上述制备方法所得到的正渗透膜。
14、本发明提出的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法的优点是：
15、(1)本发明采用的制备方法通过改变热处理的温度和时间调控带负电荷的亲水性聚合物在膜面的含量以及偏析速度，进而调控正渗透膜的表面性质，该方法简单可行，高效环保，性能优异，有利于在生产实践中的推广。
16、(2)本发明利用热处理膜材料对膜进行改性，加速亲水性聚合物聚酰胺酸向膜表面的富集，聚酰胺酸中含有较强亲水性能的极性官能团羧基和胺基，改性后的正渗透膜亲水性得到改善，有利于水的渗透，同时增加了膜表面负电荷密度，负电性增强，提高了膜的截留性能，从而获得高性能的正渗透膜。
17、(3)本发明采用的制备方法是一种原位改性方法，同时实现了膜表面和孔道的全方位改性，避免了表面涂覆和表面接枝的操作复杂和堵塞膜孔等弊端。
1.一种基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤1)中所述铸膜液原材料质量份数分别为成膜聚合物10-25份，有机溶剂70-85份，单体a0.2-5份，单体b 0.2-5份。
3.如权利要求2所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的任一种。
4.如权利要求2所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的单体a为4,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯砜、对苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷的任一种；所述的单体b为均苯四甲酸二酐、二苯醚二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐中的任一种；单体a和单体b的摩尔比为1:1～1.02。
5.如权利要求1所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤2)中所述热处理方式为真空热处理、蒸气浴热处理、水浴热处理中的一种。
6.如权利要求5所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤2)中所述水浴热处理溶剂为水、乙醇、乙二醇或任意两者混合溶液中的一种。
7.如权利要求1所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤2)中所述热处理温度为30-100℃，热处理时间为5-100min。
8.如权利要求1所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法，其特征在于：步骤2)中所述正渗透膜将其置于正渗透测试装置中，选择1mol/l氯化钠溶液作为汲取液，去离子水作为原料液，流量计控制原料液和汲取液的流速保持在150ml/min。
9.如权利要求1～8任一项所述的基于热辅助表面偏析法的正渗透膜制备方法制得的正渗透膜。
