[發明專利]一種高通量反滲透復合膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201210118769.4
• 申請日: 2012-04-20
• 公開（公告）號: CN102658027A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 鄭吉富;王屯鈺;張所波;李勝海
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01D61/02
• 分類號: B01D61/02;B01D69/12;B01D71/56
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及一種反滲透復合膜及其制備方法。

背景技術

反滲透膜是一類高分子材料制備的，能夠實現反滲透膜分離操作的人造半透膜。其作用原理是通過以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑。由于反滲透膜在高流速下應具有高效脫鹽率，具有較高機械強度和使用壽命，能在較低操作壓力下發揮功能，能耐受化學或生化作用的影響，受pH值、溫度等因素影響較小，制膜原料來源容易，加工簡便，成本低廉等優點，所以反滲透膜已經被廣泛應用于化工、水處理，海水淡化、醫藥等領域。

反滲透膜主要分為兩大類：一類是具有非對稱結構的醋酸纖維素膜；另一類是芳香族聚酰胺復合膜。其中醋酸纖維素膜由于其pH適用范圍窄，易水解，操作壓力要求偏高且水通量較低等原因，其發展受到限制。而芳香族聚酰胺反滲透復合膜則有著脫鹽率高，水通量大，應用pH范圍寬且化學穩定性較好等優點，廣泛被使用。目前已實現產業化的芳香族聚酰胺反滲透復合膜是由多元胺和多元酰氯在多孔支撐層上通過界面聚合技術制備的，所得到的聚芳香酰胺分離層厚度大約為200nm，起到了主要的脫鹽分離作用，而多孔支撐層則提供必要的機械強度和耐壓密性。

目前，商品化的反滲透復合膜是由間苯二胺和均苯三酰氯通過界面聚合的方法制備得到。除了發生胺基與酰氯基團的聚合反應外，還伴隨著酰氯的水解反應(轉化成羧基)從而使復合膜的親水性有所提高(例如中國專利CN?1724130A，CN?1370796A等)。在反滲透復合膜中，控制復合膜分離性能的關鍵是復合膜最上層的聚酰胺超薄分離層，而水通量、鹽截留是評價反滲透復合膜性能的兩個重要參數。高的水通量主要是由于芳香聚酰胺復合膜表面有高的親水性(親水性來自于未反應的酰氯的水解)。為了增加復合膜的親水性，人們又將磺酸基團、羧酸基團或者親水聚合物(如聚乙烯醇，聚乙烯苯酚等)引入到芳香聚酰胺中。這些方法雖然使復合膜的水通量有一定程度的增加，但是脫鹽率卻下降明顯。因此，即要達到高的水通量，同時又要保持良好的鹽截留，薄的活性聚酰胺層和高度交聯結構是復合膜所必須具備的條件。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種即具有高脫鹽率，又具有高水通量的反滲透復合膜及其制備方法。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種式I所示的化合物：

優選的，所述化合物具有式Ia所示的結構：

優選的，所述化合物具有式Ib所示的結構：

本發明還提供了一種反滲透復合膜，包括：

支撐層；

活性分離層，位于所述支撐層表面；

其中所述活性分離層由芳香多元酰氯和芳香多元胺通過界面聚合形成；所述芳香多元胺包括權利要求1所述的化合物和間苯二胺。

優選的，所述多元芳香酰氯為：均苯三酰氯、3，4′，5-聯苯三酰氯、3，3′，5，5′-聯苯四酸、2，2′，5，5′-聯苯四酰氯和2，2′，4，4′-聯苯四酰氯中的一種或多種。

優選的，所述支撐層包括：

聚酯無紡布；

聚砜材料層，位于所述聚酯無紡布表面；

所述活性分離層形成于所述聚砜材料層表面。

本發明還提供了一種所述反滲透復合膜的制備方法，包括：

a)將芳香多元胺的水溶液傾倒在支撐層表面，覆蓋所述支撐層表面；

b)再將芳香多元酰氯的有機溶液傾倒在所述芳香多元胺水溶液形成的液膜表面，覆蓋所述液膜得到具有活性分離層預制件；

c)將所述預制件干燥后得到反滲透膜。

優選的，所述芳香多元胺水溶液中芳香多元胺的質量體積濃度為1.5％～3％；所述芳香多元酰氯的有機溶液中所述芳香多元酰氯的質量體積濃度為0.05％～0.2％。

優選的，所述芳香多元胺的水溶液中，式I(Ia，Ib)所示的化合物與間苯二胺按的質量比為(0.05～0.30)∶(1.45～2.95)。

優選的，所述步驟a)具體為：

a1)將聚砜、制孔劑和表面活性劑在有機溶劑中混合；

a2)將所述混合溶液涂刮在聚酯無紡布上，然后將其浸入水中發生相轉化得到支撐層；

a3)將所述芳香多元胺的水溶液傾倒在支撐層表面的聚砜材料層上，覆蓋所述聚砜材料層。