[發明專利]一種含有磺酸甜菜堿型兩性離子的反滲透復合膜

有效

• 申請號: 201110235686.9
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102294177A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 安全福;趙強;計艷麗;孫文丹;高從堦
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D71/82;B01D67/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于反滲透膜分離領域，尤其涉及一種含有磺酸甜菜堿型兩性離子的反滲透復合膜。

背景技術

反滲透復合膜通常是由多孔支撐層和致密的分離皮層組成的，與不對稱膜相比，具有較高的滲透通量和脫鹽率。其制膜方法主要有界面聚合、表面涂覆和表面接枝等。其中，界面聚合法是制備商品化反滲透復合膜最常采用的方法。如，Cadotte等在Filmtec公司開發的NS100反滲透復合膜，是在多孔聚砜支撐膜上，由聚氮丙啶（PEI）和2，4-甲苯二異氰酸酯（TDI）或間苯二甲酰氯（IPC）界面聚合而成的反滲透復合膜。隨后，為了進一步提高膜的性能，他們又開發了PT-30復合膜，是由間苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合制備的芳香聚酰胺反滲透膜，是目前世界上使用最廣泛的商品化反滲透膜之一。此外，US?Patent5,576,057、US?Patent5,989,426、US?Patent6,464,873和US?Patent4,761,234等專利也報道了采用界面聚合法制備的不同反滲透復合膜。

上述反滲透復合膜均為聚酰胺復合膜，具有較高的脫鹽率和水滲透性。但隨著操作時間的延長，膜易受到進料液中無機顆粒、有機物、膠體粒子、微生物等污染，其鹽截留率和水通量大幅下降，使實際運行成本增加。為解決上述問題，現已有報道將有機物或無機納米材料作為改性劑，添加到膜內，以改善聚酰胺類反滲透復合膜的耐污染性和水滲透性。如將納米二氧化鈦、碳納米管或聚乙烯醇等作為改性劑，原位引入到聚酰胺反滲透膜中（CN?1401417A；J.?Membr.?Sci.?367?(2011)?158–165），膜的耐污染性和水滲透性得到了相應地提高。然而，實際應用體系的復雜多樣性，要求反滲透膜的分離性、滲透性和耐污染性等進一步提高。

已有研究表明含有兩性離子基團的材料具有良好的生物相容性、抗污染性和在水溶液中的反聚電解質行為，可以用來制備生物醫用材料，絮凝劑和分離膜等。最近有報道，將含有兩性離子基團的聚合物引入到微濾膜和超濾膜內，可提高其滲透通量和耐污染性（Langmuir?23?(2007)?7818-7830；J.?Membr.?Sci.?349?(2010)?217–224）。本發明是將含有兩性離子基團的單體，采用界面聚合法，原位引入到聚酰胺反滲透復合膜中，可以在保持原有聚酰胺膜的高鹽截留率、制備方法簡便易行優點的同時，提高其滲透通量和耐污染性，使其能夠更好地滿足實際應用的需要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種含有磺酸甜菜堿型兩性離子的反滲透復合膜。

由多孔聚砜支撐層和含有磺酸甜菜堿型兩性離子的聚酰胺皮層組成的反滲透復合膜。

含有磺酸甜菜堿型兩性離子的反滲透復合膜制備方法的步驟如下：

1）將摩爾比為1～1.25的含有叔胺基團的哌嗪衍生物和1,3-丙烷磺內酯分別溶于丙酮中，在35～45^oC下，將溶解有1,3-丙烷磺內酯的丙酮溶液滴加到溶解有叔胺基團的哌嗪衍生物的丙酮溶液中，反應4～8小時，然后于5^oC下反應72小時，經有機溶劑沉淀、洗滌后，于40～60^oC干燥3～6小時，得到的固體物質為磺酸甜菜堿型兩性離子單體；?

2）配置水相溶液，其中，芳香族多元胺單體的濃度為1～5?wt/v?%，磺酸甜菜堿型兩性離子單體的濃度為0.2～1?wt/v?%和NaOH的濃度為0.01～0.5?wt/v?%，將多孔聚砜支撐膜在水相溶液中浸漬1～2分鐘，取出并去除表面過量水相溶液；

3）浸入到濃度為0.1～0.5?wt/v?%的芳香族多元酰氯的有機相溶液中0.5～1分鐘，經界面聚合后，在聚砜膜表面形成一層含有兩性離子的聚酰胺皮層，在50～80^oC下，固化15～45分鐘，經去離子水漂洗后，得到含有磺酸甜菜堿型兩性離子的反滲透復合膜。

步驟1）中所述的含有叔胺基團的哌嗪衍生物為N-氨乙基哌嗪、N-氨甲基哌嗪或3-氨基-5-羥基哌嗪；步驟1）中所述的有機溶劑為丙酮，甲醇或乙醇；步驟2）中所述的芳香族多元胺單體為鄰苯二胺、間苯二胺、4-氯間苯二胺或4-硝基間苯二胺；步驟3）中所述的芳香族多元酰氯單體為均苯三甲酰氯或聯苯四甲酰氯。