[發(fā)明專利]一種采用冠醚制備的聚酰胺復(fù)合膜、其制備和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810377657.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN110394073A
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷;申亮;田煉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/76
• 分類號(hào): B01D71/76;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明屬于膜分離領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于水處理的采用冠醚制備的聚酰胺復(fù)合膜、其制備方法和應(yīng)用。該復(fù)合膜包括聚合物支撐層以及聚酰胺活性層，聚酰胺活性層由含冠醚添加劑的多元胺水溶液與多元酰氯溶液反應(yīng)得到，在制備過程中，含冠醚添加劑的多元胺水溶液與多元酰氯溶液發(fā)生界面聚合，制備獲得本體改性的聚酰胺活性層，從而極大地簡化了制膜工藝。該復(fù)合膜具有較高的水通量、較低的反向鹽通量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膜分離領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于水處理的采用冠醚制備的聚酰胺復(fù)合膜、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚酰胺復(fù)合膜是膜分離過程中常用的一種聚合物膜，聚酰胺復(fù)合膜是通過界面聚合的方法由水相多元胺或醇(酚)和油相多元酰氯或異氰酸酯反應(yīng)制備得到，在多孔支撐層表面形成一層致密的幾百納米厚的具有峰-谷粗糙形貌的超薄活性層。

傳統(tǒng)的聚酰胺復(fù)合膜是由水相間苯二胺和油相均苯三甲酰氯反應(yīng)得到的一種高交聯(lián)的芳香聚酰胺結(jié)構(gòu)。這種聚酰胺復(fù)合膜通常較疏水，水通量較低，且水通量與方向鹽通量之間存在一種此消彼長(trade-off)的關(guān)系。另外，在界面聚合的過程中，由于間苯二胺在有機(jī)相溶劑中微溶，均苯三甲酰氯在水相不溶，導(dǎo)致兩活性單體反應(yīng)效率很低。同時(shí)，由于兩種單體的高反應(yīng)活性，在反應(yīng)一開始便會(huì)形成一層致密的皮層會(huì)抑制間苯二胺向有機(jī)相的遷移，阻礙了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，得到的聚酰胺結(jié)構(gòu)具有高度各向異性，限制了通過調(diào)控聚酰胺微觀結(jié)構(gòu)以到達(dá)優(yōu)化分離性能的目的。再者，目前的制膜工藝后處理較為煩瑣，除需要采用熱處理外，往往需要使用亞硫酸鈉和次氯酸鈉溶液進(jìn)行浸泡后處理等。

因此，如何以一種簡單的方法制備得到一種水通量高、反向鹽通量低的復(fù)合膜，是目前面臨的一個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種采用冠醚添加劑制備的聚酰胺復(fù)合膜、其制備方法和應(yīng)用，其目的在于通過將含冠醚添加劑的多元胺水溶液與多元酰氯溶液反應(yīng)，得到了本體改性后的聚酰胺活性層，從而解決了目前傳統(tǒng)的聚酰胺復(fù)合膜中存在的水通量不夠高、反向鹽通量高等的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種聚酰胺復(fù)合膜，所述復(fù)合膜包括聚合物支撐層，所述復(fù)合膜還包括聚酰胺活性層，所述聚酰胺活性層由含冠醚添加劑的多元胺水溶液與多元酰氯溶液發(fā)生界面反應(yīng)得到。

優(yōu)選地，所述冠醚添加劑與所述多元胺的質(zhì)量比為(1-10)∶(1-5)，所述冠醚添加劑分子式通式為x-冠-y及其衍生物，其中x為冠醚環(huán)上的碳原子和氧原子的總數(shù)，y為冠醚環(huán)上的氧原子數(shù)。

優(yōu)選地，所述冠醚添加劑為18-冠-6、12-冠-4、15-冠-5、21-冠-7、二苯并-18-冠-6、苯并-15-冠-5、30-冠-10或1-氮雜-18-冠-6中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述含冠醚添加劑的多元胺水溶液中的多元胺選自對(duì)苯二胺、間苯二胺、鄰苯二胺、對(duì)環(huán)己二胺、己二胺、聚乙烯亞胺和對(duì)二氮己環(huán)中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述多元酰氯溶液中的多元酰氯選自均苯四甲酰氯、均苯三甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、鄰苯二甲酰氯和己二酰氯中的一種或多種，所述多元酰氯的質(zhì)量體積濃度為0.05％-0.75％。

優(yōu)選地，所述多元酰氯溶液的溶劑選自正己烷、正庚烷、環(huán)己烷和甲苯中的一種或多種。

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種所述的聚酰胺復(fù)合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚合物支撐層浸泡在所述含冠醚添加劑的多元胺水溶液中，充分浸泡后取出；所述冠醚添加劑與所述多元胺的質(zhì)量比為(1-10)：(1-5)，所述冠醚添加劑分子式通式為x-冠-y及其衍生物，其中x為冠醚環(huán)上的碳原子和氧原子的總數(shù)，y為冠醚環(huán)上的氧原子數(shù)；所述含冠醚添加劑的多元胺水溶液中的多元胺選自對(duì)苯二胺、間苯二胺、鄰苯二胺、對(duì)環(huán)己二胺、己二胺、聚乙烯亞胺和對(duì)二氮己環(huán)中的一種或多種；