[發(fā)明專利]一種反滲透復(fù)合膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610128324.2
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105664741B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉立芬;陳曉林;周勇;高從堦
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,王兵

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜材料及其制備方法，具體涉及一種新型的反滲透復(fù)合膜及其制備方法。

(二)背景技術(shù)

反滲透是一種高效節(jié)能的分離技術(shù)，作為一種重要的水資源增量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于海水苦咸水淡化和污水處理。反滲透技術(shù)的核心是反滲透膜，不對稱反滲透膜和反滲透復(fù)合膜是目前已商業(yè)化應(yīng)用的兩類高性能反滲透膜，而反滲透復(fù)合膜則是目前反滲透膜領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。

1981年，Cadotte等人在US Patent 4,277,344中通過間苯二胺(MPD)與均苯三甲酰氯(TMC)經(jīng)界面聚合制備了反滲透復(fù)合膜，其結(jié)構(gòu)如下式所示。目前通用反滲透復(fù)合膜也主要是此類膜，但普遍存在易污染、易氧化的缺點。

膜污染會顯著降低反滲透膜水通量，減短膜壽命，最終增加能耗及生產(chǎn)成本。因此，反滲透膜的污染防治問題一直是反滲透技術(shù)的主要研究方向之一。反滲透膜的污染過程的實質(zhì)是污染物與膜表面及污染物與污染物之間在長期運行中的相互作用過程。因此，影響反滲透膜與污染物之間相互作用的因素是決定反滲透膜污染的關(guān)鍵因素，表面親水性是反滲透膜重要的性質(zhì)，不僅影響膜水通量，而且對膜表面污染也起著關(guān)鍵的影響作用。親水性反滲透膜表面往往帶有大量親水基團，其易與水分子形成氫鍵，這些水分子處于有序排列狀態(tài)，當(dāng)污染物向膜表面靠近時，這層水分子能起到有效的阻礙作用，因此膜表面不易被污染物污染。

膜氧化是由于為了抑制膜污染引起的膜性能變化，常常會在反滲透進水前對溶液進行前處理，如為減少生物污染，一般會在溶液中加入NaClO或ClO₂等殺菌消毒劑。但聚酰胺復(fù)合膜很容易被活性氯進攻而發(fā)生氧化降解，導(dǎo)致膜性能嚴(yán)重下降。膜氧化縮短了膜的使用壽命，極大地限制了反滲透膜的廣泛應(yīng)用。因此，在研究交聯(lián)芳香聚酰胺膜氯化降解機理的基礎(chǔ)上開發(fā)高耐氯性復(fù)合反滲透膜具有十分重要的理論和實際意義。

Hoek等人在US Patent 61,748,431中提到脂肪族的二級胺和芳香族酰氯連接形成的化合物具有很好耐氯化性。1,3-二氨基-2-丙醇(DAP)是一種脂肪族胺，具有較好的線性結(jié)構(gòu)，且含有羥基具有較好的親水性，與均苯三甲酰氯通過界面聚合制成的反滲透膜具有很好的耐氧化耐污染性。但是二元的1,3-二氨基-2-丙醇從水相擴散進入油相與三元的均苯三甲酰氯聚合形成初生態(tài)膜，反應(yīng)過程中會有少量均苯三甲酰氯上的酰氯基團會與水分子反應(yīng)生成羧基，因而會比較容易生成線性結(jié)構(gòu)。這些線性結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生會使得膜易于在高壓下被壓密，導(dǎo)致滲透通量很低。

本發(fā)明的目的在于提供一種新的耐污染抗氧化反滲透復(fù)合膜，并且具有更好的滲透通量和脫鹽率。基于這一目的，本發(fā)明設(shè)計合成了一種新型樹枝狀大分子多元胺單體均苯三甲酰胺-胺，均苯三甲酰胺-胺中具有剛性的苯環(huán)和多個羥基的樹狀大分子結(jié)構(gòu)，使其與芳香族多元酰氯界面聚合制備的反滲透膜的滲透通量大大提高，雖然截留率有所下降，但將其與二氨基醇類化合物混合之后再與芳香族多元酰氯界面聚合制備的反滲透膜具有更好的滲透通量和脫鹽率。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新型反滲透復(fù)合膜及其制備方法，采用如下技術(shù)方案：

一種反滲透復(fù)合膜，由聚砜支撐膜和功能層組成，所述的功能層以多元胺為水相單體，以芳香族多元酰氯為油相單體，通過界面聚合復(fù)合于聚砜支撐膜上；

所述的多元胺選自下列之一：式(II)所示二氨基醇類化合物、式(III)所示均苯三甲酰胺-胺、式(II)所示二氨基醇類化合物與式(III)所示均苯三甲酰胺-胺的混合物，優(yōu)選式(II)所示二氨基醇類化合物與式(III)所示均苯三甲酰胺-胺質(zhì)量比1：1的混合物；

所述的芳香族多元酰氯選自下列之一：均苯三甲酰氯、5-異氰酸酯-異酞酰氯、5-氯甲酰氧-異肽酰氯，優(yōu)選均苯三甲酰氯；

所述功能層的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(I)所示：

式(I)中，

X為—CO—NH—、—NH—CO—NH—或—OCO—NH—；

Y為—COOH、—NHCOOH、—NH₂或—OH；

所述二氨基醇類化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(II)所示：

所述均苯三甲酰胺-胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)如式(III)所示：

式(I)、式(II)或式(III)中，m、n、q、z各自獨立為1～6之一的整數(shù)。并且，需要說明的是，式(I)、式(II)或式(III)中，同一字母m、n、q或z各自獨立地可以在整數(shù)1～6的范圍內(nèi)任選相同或不同。