[發明專利]一種聚酰胺海水淡化復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410843478.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104474928A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 喻慧;彭博;胡群輝;賀攀;王進;王純清;路宏偉
• 申請（專利權）人: 喻慧
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 長沙七合源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 歐穎;鄭雋

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種高性能聚酰胺海水淡化復合膜及其制備方法。

背景技術

隨著全球經濟的快速發展，全世界范圍內的水資源短缺問題日益顯現。海水占世界水資源總量99％以上，但由于含有大量的無機鹽而無法直接使用，研究開發海水淡化技術成為解決人類水資源短缺的重要途徑。目前應用于海水淡化的技術主要分為兩大類：一類是熱法；另一類是膜法。其中熱法主要是多級閃急蒸餾(MSF)和低溫多效蒸餾(LT-MED)，這兩種蒸餾方法能耗較高，已經逐步地喪失了經濟效益；而膜法中的海水淡化反滲透法(SWRO)由于其耗能低、出水水質高、設備投資省、建設周期短、占地面積小、運行成本低等優點，越來越受到人們的重視，市場占有率增速迅猛。

早在1953年，美國佛羅里達大學C.E.Reid教授發現醋酸纖維素(CA)有良好半透性，并首次提出反滲透膜技術海水淡化。上世紀60年代由Riley和Cadoffe等開發的全新復合型反滲透膜的制膜工藝加快了反滲透膜在海水淡化領域的推廣，反滲透海水淡化技術自上世紀70年代進入海水淡化市場后蓬勃發展，到2013年已占世界淡化水總量的50％左右，而全球占80％的海水淡化裝置使用反滲透海水淡化技術。我國的海水淡化技術研究始于20世紀70年代，但起步早發展慢，2001～2003年，我國開展了膜技術的國產化行動，國家對膜材料研究與產業化的大力支持使得反滲透膜海水淡化技術得到快速的發展，但是與國際先進的反滲透技術相比仍存在較大差距。中國專利CN103240009A公開了一種用于海水淡化的聚酰胺反滲透膜，在32000ppm?NaCl水溶液，800psi壓力下脫鹽率達到99.5％，水通量為18.8GFD。中國專利CN101601975A公開了一種復合反滲透膜制備方法，在均苯三甲酰氯油相溶液中混合一定量的聯苯四甲酰氯以提高聚酰胺復合膜的抗壓密性能，但提高不是十分明顯。

因此，本領域還需要開發性能優異的海水淡化反滲透復合膜及其制備方法。

發明內容

本發明提供一種聚酰胺海水淡化復合膜，包括支撐基層和聚酰胺功能層，其中聚酰胺功能層由間苯二胺、多元胺化合物與多元酰氯化合物反應制得；所述多元胺化合物選自氮雜芳香環多元胺化合物和脂肪族多元胺化合物。

所述多元胺化合物是指化合物中的氨基(胺基)的數量為3個或以上，且每個氨基(胺基)的N原子上至少鏈接一個氫離子。

本發明提供的聚酰胺海水淡化復合膜通過向水相中添加多元胺化合物聚合單體，使得聚酰胺功能層的交聯程度得到提高。一方面增強海水淡化膜在高滲透壓下的承受能力，另一方面保證高通量的同時提高脫鹽率。

在一種具體的實施方式中，所述脂肪族多元胺化合物為二乙烯三胺，所述氮雜芳香環多元胺化合物為選自三聚氰胺、嘧啶類多元胺化合物、吡啶類多元胺化合物中的一種或多種。具體地，所述嘧啶類多元胺化合物為選自2,4,6-三氨基嘧啶、2,4,5-三氨基嘧啶、4,5,6-三氨基嘧啶、2,4,5,6-四氨基嘧啶中的一種或多種，所述吡啶類多元胺化合物為選自2,3,4-三氨基吡啶、2,4,5-三氨基吡啶、2,3,5,6-四氨基吡啶中的一種或多種。本發明中，聚酰胺功能層中使用的多元胺化合物相比于脂肪族多元胺化合物來說，更優選是所述氮雜芳香環多元胺化合物，包括三聚氰胺、嘧啶類多元胺化合物和吡啶類多元胺化合物；其中，最優選的是三聚氰胺。

本發明中，所述多元酰氯化合物選自芳香族、脂肪族和脂環族的多元酰氯化合物中的一種或幾種；優選均苯三甲酰氯、鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯、聯苯二甲酰氯、丁三酰氯、戊三酰氯、己三酰氯、環丙烷三酰氯、環丁烷三酰氯、環戊烷三酰氯、環戊烷四酰氯、環己烷三酰氯和環己烷四酰氯中的一種或幾種。所述多元酰氯化合物的用量可為常規用量。

根據本發明的內容，所述支撐基層為本技術領域內常用的支撐基層。在一個具體的實例中，所述支撐基層包括無紡布和多孔支撐層。所述多孔支撐層可通過現有技術中的方法制備。如所述多孔支撐層的制備材料可選自聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚苯醚、聚偏氟乙烯中的一種或多種。制備所述多孔支撐層的溶劑可選自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中一種或幾種混合物。所述制備多孔支撐層的致孔劑選自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、1,4-二氧六環、氯化鋰、乙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚中任意一種或者幾種混合物。