[發明專利]抗污的高穩定性芳香聚酰胺復合膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201310449317.9
• 申請日: 2013-09-21
• 公開（公告）號: CN103464010A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 賈海紅;馬娟娟;朱彩艷;李蕊陽;劉巖峰;馬慧敏;張田林
• 申請（專利權）人: 淮海工學院
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00
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技術領域

本發明涉及一種抗污的高穩定性芳香聚酰胺復合膜，指的是水楊醛和季銨鹽表面修飾的芳香聚酰胺復合膜，可用作反滲透膜、超濾膜以及納濾膜，屬于功能高分子材料領域。

技術背景

由于地球表面水污染日趨嚴重，淡水之源逐漸萎縮，淡水之源短缺已經成為社會穩定和經濟發展的瓶頸問題。因此，如何以最小成本獲取足量淡水是目前可繼續發展的重要議題。芳香聚酰胺復合膜(包括反滲透膜、超濾膜以及納濾膜等)以其水通量大、鹽脫除率高、耐細菌性能好，耐堿等特點，己成為海水淡化或污水處理領域的主流產品。由于原生芳香聚酰胺復合膜表面親水性比較低，不利于水分子滲透穿過復合膜，所以提高芳香聚酰胺復合膜表面親水性是一項重要技術。近年來，人們在芳香聚酰胺復合膜表面涂覆親水性的聚乙烯醇、聚乙二醇以及離聚物，或者膜表面接枝丙烯酸、丙烯酰胺、順丁烯二酸、丙烯酸酯季銨鹽、丙烯酸酯磺酸銨鹽、丙烯酸酯磷酰膽堿等，對改善芳香聚酰胺復合膜表面親水性和水通量對產生了積極作用；芳香聚酰胺復合膜在使用過程中的最為棘手問題是膜生物污染和膜化學降解。所述膜生物污染指的是各種水生物在復合膜表面的粘附、繁殖、生長而形成異常頑固的生物層，難以清理，嚴重影響芳香聚酰胺復合膜的工作效率；為了解決水處理過程中生物對芳香聚酰胺復合膜的生物污染，對供水進行通氯預處理是一種方便實用技術。然而，供水中殘存微量氯和氯氧化物對芳香聚酰胺復合膜的化學破壞，又大大縮短了芳香聚酰胺復合膜的使用性能和壽命。因此，如何既能有效地控制和減輕芳香聚酰胺復合膜生物污染，又可提高芳香聚酰胺復合膜的化學穩定性，已成為芳香聚酰胺膜復合技術的重要研究課題。

近十多年來，人們為了獲得表面防污性能優異、氯氧穩定性高的芳香聚酰胺復合膜，對芳香聚酰胺復合膜表面進行修飾改性是靈活、簡單、快捷的方法，主要有：(1)表面涂料涂飾，(2)表面接枝改性。其中芳香聚酰胺復合膜表面鍵合聚乙二醇(PEG)、季銨鹽、離子側鏈等都對提高膜的防污能力效果顯著。但是這類技術沒有解決芳香聚酰胺復合膜的氯氧穩定性問題。另外采用上述方法對芳香聚酰胺復合膜表面進行修飾均勻性差，易于造成芳香聚酰胺復合膜微孔隙堵塞，通透能力降低；使用環氧聚合物、多異氰酸酯以及酰氯化合物與芳香聚酰胺復合膜表面的酰胺N-H反應，可以有效增加膜表面親水性和氯氧穩定性，但是這種方法存在對膜表面的交聯過甚，膜通量降低的副作用。

針對現有芳香聚酰胺復合膜表面修飾技術和改性方法的缺陷，本發明人提出了水楊醛和季銨鹽功能基團表面修飾改性的芳香聚酰胺復合膜。利用界面聚合制造芳香聚酰胺復合膜中剩余的酰氯官能團，與有機多胺進酰胺化反應，在芳香聚酰胺復合膜首先引入新生酰胺基和氨基；引入的新生酰胺基或氨基的N-H可與叔胺基丙烯酸酯或叔胺基丙烯酰胺進行邁克爾加成反應，制得表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復合膜；所述表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復合膜與5-氯甲基水楊醛的季銨鹽化反應，即完成了水楊醛和季銨鹽功能基團對芳香聚酰胺復合膜表面進行修飾改性的過程。

本發明的有益效果是：

①在芳香聚酰胺復合膜表面引入水楊醛單元具有高的殺菌防腐功能，能夠防止水中生物在芳香聚酰胺復合膜表面上的粘附和繁衍。

②在芳香聚酰胺復合膜表面引入水楊醛單元在水相中，易于與供水中殘存的氯或次氯酸鹽反應，從而阻止供水中殘存氯或次氯酸鹽對芳香聚酰胺復合膜的氯化降解，產生保護作用。

③在芳香聚酰胺復合膜表面引入的季銨鹽單元是一種高效消毒滅菌劑，能夠殺死與芳香聚酰胺復合膜表面相接處的微生物，產生抗菌防污的功能。

綜上所述，本發明提出的水楊醛和季銨鹽功能基團對芳香聚酰胺復合膜表面進行修飾改性，既可提高芳香聚酰胺復合膜的親水性能，又能保持芳香聚酰胺復合膜在水處理過程中的表面潔凈，保護芳香聚酰胺復合膜免遭化學破壞，保障膜使用性能和壽命。

發明內容

本發明提供一種抗污的高穩定性芳香聚酰胺復合膜，其特征在于指的是水楊醛和季銨鹽表面修飾的芳香聚酰胺復合膜，通過芳香聚酰胺復合膜表面上的酰氯基團與有機多胺進行酰胺化縮合反應，在芳香聚酰胺復合膜引入新生酰胺基和氨基；其次，所述芳香聚酰胺復合膜表面上引入的新生酰胺基或氨基的N-H可與叔胺基丙烯酸酯或叔胺基丙烯酰胺進行邁克爾加成反應，制得表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復合膜；所述表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復合膜與5-氯甲基水楊醛的季銨鹽化反應，制得水楊醛和季銨鹽表面修飾芳香聚酰胺復合膜。