[發(fā)明專(zhuān)利]表面接枝吡啶鎓離子和水楊醛的芳香聚酰胺復(fù)合膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085452.4
• 申請(qǐng)日: 2014-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103908902A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)锪?/a>;程青芳;王妍;賈海紅;朱彩艷;劉巖峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 淮海工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B01D71/56
• 分類(lèi)號(hào): B01D71/56;B01D69/12;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面接枝吡啶鎓離子和水楊醛芳香聚酰胺復(fù)合膜的制備方法，屬于功能高分子材料領(lǐng)域。?

技術(shù)背景

芳香聚酰胺復(fù)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(xì)菌性能好，耐堿等特點(diǎn)，已成為海水淡化或污水處理領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。由于原生芳香聚酰胺復(fù)合膜表面親水性比較低，不利于水分子滲透穿過(guò)復(fù)合膜，所以提高芳香聚酰胺復(fù)合膜表面親水性是一項(xiàng)重要技術(shù)。近年來(lái)，人們?cè)诜枷憔埘０窂?fù)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(duì)改善芳香聚酰胺復(fù)合膜表面親水性和水通量對(duì)產(chǎn)生了積極作用；芳香聚酰胺復(fù)合膜在使用過(guò)程中的最為棘手問(wèn)題是膜生物污染和膜化學(xué)降解。所述膜生物污染指的是各種水生物在復(fù)合膜表面的粘附、繁殖、生長(zhǎng)而形成異常頑固的生物層，難以清理，嚴(yán)重影響芳香聚酰胺復(fù)合膜的工作效率；為了解決水處理過(guò)程中生物對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜的生物污染，對(duì)供水進(jìn)行通氯預(yù)處理是一種方便實(shí)用技術(shù)。然而，供水中殘存微量氯和氯氧化物對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜的化學(xué)破壞，又大大縮短了芳香聚酰胺復(fù)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(fù)合膜生物污染，又可提高芳香聚酰胺復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性，已成為芳香聚酰胺膜復(fù)合技術(shù)的重要研究課題。?

近十多年來(lái)，人們?yōu)榱双@得表面親水性能高、防污性能優(yōu)異、耐氯氧穩(wěn)定性高的芳香聚酰胺復(fù)合膜，對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜表面進(jìn)行修飾改性是靈活、簡(jiǎn)單、快捷的方法。但是涂覆改性方法可以改善膜親水性、防污性質(zhì)，但是卻增加了膜厚度，水通量也有所下降；可用于膜表面接枝聚合改性的單體眾多，功能多種多樣，方法簡(jiǎn)便，但是接枝聚合過(guò)程中的單體均聚不可避免，單體浪費(fèi)問(wèn)題突出；接枝聚合鏈團(tuán)在膜表面的堆積，易于造成膜微孔堵塞；也不能夠人為控制接枝聚合部位和接枝鏈長(zhǎng)短，不能夠?qū)崿F(xiàn)膜表面改性均一化分布。迄今為止，極少有文獻(xiàn)或專(zhuān)利公開(kāi)全方位一次性解決改善膜親水性的問(wèn)題、防控海洋微生物污損的問(wèn)題，又可保證膜抗氯穩(wěn)定性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)膜性能的全面綜合改善的方法和技術(shù)。?

專(zhuān)業(yè)人員熟知，由芳香多酰氯和有機(jī)多胺在支撐膜表面的的界面聚合反應(yīng)，制得表面含有殘留酰氯基團(tuán)的芳香聚酰胺復(fù)合膜。芳香聚酰胺復(fù)合膜上的?殘留酰氯基團(tuán)可以進(jìn)行水解反應(yīng)、酯化反應(yīng)或酰胺化反應(yīng)，從而引入羧基、酯基或酰胺基。在US5576057、US6368507、CN101244367、CN101695636或Journal?membrane?Science124(1997)：263～272中都可以找到芳香聚酰胺復(fù)合膜上的殘留酰氯基團(tuán)可以進(jìn)行水解反應(yīng)、酯化反應(yīng)或酰胺化反應(yīng)的實(shí)例。針對(duì)現(xiàn)有芳香聚酰胺復(fù)合膜表面修飾技術(shù)和改性方法的缺陷，本發(fā)明人曾經(jīng)在CN103464010中公開(kāi)了水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)表面接枝改性芳香聚酰胺復(fù)合膜的技術(shù)和方法，水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)能夠賦予膜高親水性能、殺生抗菌防污性能以及耐氯保護(hù)性能。CN103464010公開(kāi)的芳香聚酰胺復(fù)合膜表面接枝水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)，是利用界面聚合制備芳香聚酰胺復(fù)合膜中剩余的酰氯官能團(tuán)，與有機(jī)多胺進(jìn)酰胺化反應(yīng)，在芳香聚酰胺復(fù)合膜首先引入新生酰胺基和氨基；引入新生酰胺基或氨基中的N-H可與叔胺基丙烯酸酯或叔胺基丙烯酰胺進(jìn)行aza-Michael加成反應(yīng)，制得表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復(fù)合膜；所述表面含有叔胺基的芳香聚酰胺復(fù)合膜與5-氯甲基水楊醛的季銨鹽化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)表面接枝改性芳香聚酰胺復(fù)合膜。但是我們也熟知芳香聚酰胺復(fù)合膜與水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)之間的連接基是酯鍵或酰胺鍵，在弱堿性海水中可能存在酯鍵或酰胺鍵水解斷裂可能，影響到芳香聚酰胺復(fù)合膜性能的穩(wěn)定性。為了進(jìn)一步提高水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)表面接枝改性芳香聚酰胺復(fù)合膜的性能穩(wěn)定性，本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，提供一種持久性的水楊醛和季銨鹽功能基團(tuán)表面改性芳香聚酰胺復(fù)合膜的方法。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供表面接枝吡啶鎓離子和水楊醛芳香聚酰胺復(fù)合膜的制備方法，是將表面含有氨基的芳香聚酰胺復(fù)合膜中的氨基用作Michael授體，與N-(3-醛基-4-羥基-R-芐基)乙烯基吡啶鎓鹽作為Michael受體之間的Michael加成反應(yīng)，制得表面接枝吡啶鎓離子和水楊醛功能基團(tuán)的芳香聚酰胺復(fù)合膜，其特征在于所述的N-(3-醛基-4-羥基-R-芐基)乙烯基吡啶鎓鹽作為Michael受體具有通式(I)所示結(jié)構(gòu)：?