[發明專利]反滲透膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710981617.X
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN109692579A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張楊;徐健;劉軼群;潘國元;嚴昊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D69/12;B01D69/10;B01D71/56;B01D67/00;B01D61/02;C02F1/44
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及分離膜領域，公開了一種反滲透膜、該反滲透膜的制備方法以及該反滲透膜在水處理過程中的應用。該反滲透膜包括支撐層和聚酰胺分離層，其中，所述聚酰胺分離層的一個表面與所述支撐層貼合，所述聚酰胺分離層通過在固化促進劑的存在下，將多元胺、含環氧基團的銨鹽與多元酰氯進行界面聚合得到。本發明提供的反滲透膜，通過將銨鹽基團固定到聚酰胺分離層中，提高了膜的親水性，使膜表面帶有正電荷，提高了膜對陽離子表面活性劑或其他正電荷污染物的抗污染能力；并且，通過含環氧基團的銨鹽中的環氧基團與聚酰胺發生交聯，增加了反滲透膜分離層的交聯密度，進一步提高了膜的截鹽率。

技術領域

本發明涉及分離膜領域，具體涉及一種反滲透膜、該反滲透膜的制備方法以及該反滲透膜在水處理過程中的應用。

背景技術

膜分離技術是在20世紀初出現，并在20世紀60年代后迅速崛起的一種分離新技術。由于膜分離技術既具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又具有高效、節能、環保、分子級過濾、過濾過程簡單、易于控制等特性，因此，被廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。

膜分離技術的核心就是分離膜。根據膜孔徑的大小可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜以及反滲透膜。其中，反滲透膜又因具有對有機小分子和無機鹽離子的良好分離性能、安全、環保、易操作等優點而成為水處理領域的關鍵技術之一。迄今為止，反滲透膜主要應用于海水及苦咸水淡化、硬水軟化、中水回收、工業廢水處理以及超純水制備等領域。目前，市場的主流產品是采取界面聚合的方式，將聚酰胺薄膜復合到微孔支撐底膜表面。通常的工藝過程，在US4277344中有詳細介紹。該類反滲透膜產品不僅具有較高的截鹽率，還具有透水性良好、耐pH范圍寬(2-12)以及操作壓力低等優點。然而，膜污染一直是影響膜性能，降低其使用壽命的重要因素。膜污染是指與膜接觸的料液中微粒、膠體粒子或溶質大分子與膜發生物理、化學作用或因濃差極化使某些溶質在膜表面的濃度超過其溶解度及機械作用而引起的在膜面或膜孔內吸附、沉積，造成膜孔徑變小或堵塞，使膜通量與分離特性明顯下降的不可逆變化現象。污染物質在膜表面和膜孔內的吸附所造成的通量衰減以及膜分離能力的降低，尤其蛋白質吸附是引起膜通量衰減的主要原因。目前解決的方法是防止膜污染和對膜污染進行后處理。相對于后處理，研制和開發具有耐污染性能的反滲透復合膜材料是解決該問題的最根本和最直接的途徑。

為了提高聚酰胺復合膜的抗污染能力，國內外做了大量工作，主要集中在表面改性處理和表面涂層。

膜表面改性處理的方法眾多，如通過表面活性劑處理增加膜表面的親水性(Desalination，1998,115:15-32)；美國專利US5028453采用等離子體處理，在膜表面引入親水基團，從而提高復合膜的抗污染性，目前等離子體處理受限于技術條件及成本而不能實現大規模生產；美國專利US5151183采用氟氣對膜表面進行氟化處理來提高膜的抗污染性，同時氟氣處理易使膜表面聚酰胺分子鏈斷裂，從而影響了膜的分離性能及使用壽命。

因此，需要一種制備方法簡單且具有優異耐污染性的反滲透膜。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有反滲透膜耐污染性差的缺陷，而提供了一種制備方法簡單且具有優異耐污染性的反滲透膜及其制備方法和該反滲透膜在水處理過程中的應用。

本發明的發明人經過深入的研究發現，由于在界面聚合過程中，含環氧基團的銨鹽在固化促進劑的作用下，其環氧基團與氨基以及界面聚合形成的酰胺基團發生反應，將銨鹽基團固定到聚酰胺分離層中，提高了膜的親水性，且使膜表面帶有正電荷，提高了膜對陽離子表面活性劑或其他正電荷污染物的抗污染能力；并且，環氧基團在固化促進劑的作用下，會發生環氧的開環聚合反應，增加了反滲透膜分離層的致密程度，進一步提高了膜的截鹽率，由此完成了本發明。