[發明專利]一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310756414.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103736406A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 孟建強;杜西蘭;曹震;張宇峰
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D69/12;B01D67/00;B01D69/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

技術領域

本發明涉及一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜及其制備方法。

背景技術

隨著社會工業化步伐的加快及人口增長，淡水資源短缺成為了人類面臨的一大威脅，海水淡化成為了解決此問題的關鍵途徑。常規的生化分離技術分離產品純度不高、能耗大，難以有效地進行選擇性分離，且往往引起較為嚴重的二次污染。膜分離技術是20世紀60年代后迅速發展起來的一門分離新技術，具有分離、濃縮、提純的作用。反滲透技術是一種解決水危機的經濟可靠的分離方法，已被廣泛應用于海水和苦咸水淡化，廢水回收以及純水制造。膜作為膜分離技術的核心組件，具有選擇性分離功能，然而，膜污染大大影響膜的性能和使用壽命，增加了膜的使用成本。

商用聚酰胺反滲透復合膜是以多孔聚砜為支撐層，對苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合形成復合層。聚酰胺反滲透復合膜具有優良化學穩定性、高水通量和鹽截留、耐高溫、耐壓及耐酸堿。但是膜污染成為影響膜能更好應用的主要問題。反滲透復合膜的表面粗糙度、表面親水性及表面電荷是影響膜分離性能的主要因素。目前，對聚酰胺反滲透復合膜改性主要為改善膜的以下三個性能：（1）表面粗糙度；（2）親/疏水性能；（3）表面電荷。粗糙的膜表面具有較大的有效滲透面積，可提高膜的滲透，但增加膜表面粗糙度會加劇膠體和生物對膜的污染；親水性好的膜表面有利于提高膜的滲透通量和抗污染性能；膜表面的荷電特性會影響膜對帶電物質的分離性能，而且膜性能受pH影響較大，通常中性表面能抵抗各種帶電污染物，具有較好的抗污染性能。

膜改性包括對基材改性后將其制備成膜以及先將基材采用一定的制膜方法制備成膜后再對膜進行表面改性。膜表面改性意圖制備一種基本不改變本體的結構和性能并具有功能化表面的新型復合膜材料，并且膜表面改性在膜行業中具有重要的地位。膜表面改性主要包括涂覆、輻照接枝改性、等離子體接枝聚合以及原子轉移自由基聚合等方法。表面涂覆屬于物理改性的范疇，該方法簡單易行，但是表面涂覆層很容易脫落，因此在應用中很受限制；輻照接枝改性是一種重要的表面接枝改性方法，具有安全、無污染及操作簡便等優點，但是輻照會造成單體的均聚反應及降解；等離子體改性技術具有很多優點，能夠快速有效地賦予材料新的性能，并且只改變材料表面的性質，對本體基本沒有影響，但是等離子體處理會隨著時間變化而衰減，使得改性效果不穩定。原子轉移自由基聚合是活性/可控自由基聚合方法中最為廣泛應用的方法，具有操作簡便、單體種類多、條件溫和，環境友好等優點，近年來成功應用于材料的改性。

兩性離子聚合物具有親水的陰、陽離子基團，如-OH，-COOH，-SO₃等且不易受溶液pH值影響從而使其具有獨特的抗生物污染性能，即能夠阻抗非特異性蛋白質的吸附、細菌黏附和生物膜的形成，這種特性使得此類材料在生物醫學等相關領域得到越來越多的應用。迄今為止，人們已合成了很多新型的功能化的兩性離子聚合物并將其應用于石油工業、生物醫用材料、藥物合成和污水處理等各個領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜。

本發明的第二個目的是提供一種條件溫和、操作簡單的抗污染易清洗聚酰胺反滲透復合膜的制備方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜，在聚酰胺反滲透復合膜表面接枝聚4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基芐基)吡啶甜菜堿。

一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）將聚酰胺反滲透復合膜依次用異丙醇和去離子水清洗干凈；

（2）將清洗后的聚酰胺反滲透復合膜、4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基芐基)吡啶甜菜堿、硫代硫酸鉀、亞硫酸氫鈉及去離子水加入到容器中，得到50-300毫升水溶液，使4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基芐基)吡啶甜菜堿濃度為1-2mmol·L^-1，硫代硫酸鉀濃度為1-2mmol·L^-1，亞硫酸氫鈉濃度為1-2mmol·L^-1，繼續通入氮氣15-20min排除容器中的氧氣；

（3）密封容器，20-70℃水浴反應1-24h，即得到一種抗污染易清洗的聚酰胺反滲透復合膜。