[發明專利]一種親水性反滲透復合膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201310086573.6
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103157388A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李勝海;張奇峰;張所波;鄭吉富
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D69/10;B01D67/00;B01D71/68;B01D71/78
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體涉及一種親水性反滲透復合膜及其制備方法。

背景技術

反滲透膜是一類采用高分子材料制備的、能夠實現反滲透膜分離操作的人造半透膜，其具有脫鹽率高，機械強度高，使用壽命長，制膜原料易獲取，加工簡便，成本低廉，受pH值和溫度等因素影響較小，能在較低操作壓力下發揮功能，并且能耐受化學或生化作用影響等優點，被廣泛應用于化工、水處理、海水淡化、醫藥等眾多領域。

反滲透膜包括兩大類：第一類是具有非對稱結構的醋酸纖維素系列膜，這類膜由于其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；第二類是芳香族聚酰胺反滲透復合膜，這類膜具有脫鹽率高、水通量大、pH適用范圍寬且具有較好的化學穩定性等優點，被廣泛應用。

目前，芳香族聚酰胺反滲透復合膜主要由間苯二胺和均苯三酰氯通過界面聚合來制備，由間苯二胺和均苯三酰氯通過界面聚合制備的芳香族聚酰胺反滲透復合膜，在制備過程中，間苯二胺和均苯三酰氯發生胺基與酰氯基團的聚合反應，同時還伴隨著酰氯基團的水解反應，復合膜的親水性主要由殘留的酰氯基團水解成羧酸來提供，由于復合膜表面殘留的酰氯基團數量有限，導致復合膜親水性差，抗污染能力下降；如果降低間苯二胺的含量，使少量的酰氯基團和胺基發生反應，可以提高復合膜表面殘留的酰氯基團的含量，復合膜的親水性也有所提高，但是又不能保證復合膜具有合適的交聯度，這將導致復合膜的鹽截留率下降；如果在復合膜表面涂覆上一層親水性聚合物，親水性聚合物與復合膜表面殘留的酰氯基團發生共價接枝改性，由此在復合膜表面修飾上親水性聚合物刷，可以提高復合膜的親水性和抗污染性能，但是，由于復合膜表面殘留的酰氯基團數量有限，導致表面共價接枝的親水性聚合物刷的數量也有限，無法形成致密的親水涂層，導致復合膜親水性差，抗污染能力降低；如果采用物理涂覆的方法在復合膜表面涂覆上一層親水涂層，由于親水涂層與復合膜之間的相互作用力差，長期使用容易造成親水涂層從復合膜表面脫落，使復合膜喪失親水改性效果，親水性及抗污染能力下降，水通量隨之降低；當在復合膜表面涂覆親水性聚合物時，很難控制涂覆量，涂覆量多了，造成水阻力增加，水通量降低；涂覆量少了，親水性聚合物容易在使用過程中流失，造成復合膜的親水性及抗污染能力降低。

發明內容

為了解決現有的由間苯二胺和均苯三酰氯制備的反滲透復合膜存在的親水性差、抗污染能力低的問題，本發明提供一種親水性強、抗污染能力強、鹽截留率和水通量高的親水性反滲透復合膜及其制備方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種親水性反滲透復合膜，該復合膜包括：

截留分子量為20000～50000的多孔聚砜支撐層；

復合于所述多孔聚砜支撐層表面的活性分離層，所述活性分離層為由間苯二胺和聯苯多元酰氯通過界面聚合得到的聚合物；

涂覆于所述活性分離層表面的親水涂層，所述親水涂層為親水性聚合物。

所述聯苯多元酰氯為2,2′,4,4′-聯苯四酰氯、2,2′,5,5′-聯苯四酰氯、3,3′,5,5′-聯苯四酰氯、2,3′,4,5′,6,-聯苯五酰氯或2,2′,4,4′,6,6′-聯苯六酰氯；

所述2,2′,4,4′-聯苯四酰氯的結構式為：

所述2,2′,5,5′-聯苯四酰氯的結構式為：

所述3,3′,5,5′-聯苯四酰氯的結構式為：

所述2,3′,4,5′,6,-聯苯五酰氯的結構式為：

所述2,2′,4,4′,6,6′-聯苯六酰氯的結構式為：

所述親水性聚合物為聚乙二醇400、聚乙二醇2000、分子量為400～20000的聚乙烯醇或胺基封端的聚乙二醇400。

本發明的一種親水性反滲透復合膜的制備方法，該方法的條件和步驟如下：

步驟一、將質量體積濃度為1.5g/100mL～3g/100mL的間苯二胺的水溶液均勻傾倒在濕態的截留分子量為20000～50000的多孔聚砜支撐層表面，得到表面覆蓋有間苯二胺的多孔聚砜支撐層；

步驟二、將質量體積濃度為0.05g/100mL～0.2g/100mL的聯苯多元酰氯的IsopaG與甲苯的混合溶液均勻傾倒在步驟一中得到的多孔聚砜支撐層表面，進行界面聚合反應，得到表面覆蓋有活性分離層的復合膜；