[發(fā)明專利]一種耐氧化高通量反滲透膜及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910966046.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110756061B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高翔;趙偉國(guó);孫家寬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司;萬(wàn)華化學(xué)（寧波）有限公司
• 主分類號(hào): B01D71/56
• 分類號(hào): B01D71/56;B01D69/10;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種耐氧化高通量反滲透膜及其制備方法及應(yīng)用，反滲透膜的結(jié)構(gòu)包括聚砜多孔支撐層和形成于支撐層上的聚酰胺脫鹽層，聚酰胺脫鹽層內(nèi)部摻雜有烯醇式羥基磷酸酯或其鹽。所述反滲透膜的制備方法為：將間苯二胺、烯醇式羥基磷酸酯或其鹽溶于水中；將聚砜多孔支撐層與上述水相溶液接觸后，除去多余水相，再與均苯三甲酰氯有機(jī)相溶液接觸，進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)。本發(fā)明提供的反滲透膜具有高耐氧化性、高產(chǎn)水量等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)給水、廢水回用等水處理領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反滲透膜，尤其涉及一種高耐氧化高通量反滲透膜及其制備方法及應(yīng)用，屬于水處理材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

如今隨著工業(yè)發(fā)展、人口激增，水資源日益短缺的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，而膜分離尤其是反滲透膜技術(shù)由于其分離效率高、能耗低和污染少等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于海水和苦咸水淡化、廢水回用等水處理領(lǐng)域。

目前市場(chǎng)上主流的商品反滲透膜是芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜，由Dow Filmtec公司于1981年所發(fā)明，這種反滲透膜利用間苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜支撐膜表面進(jìn)行界面縮聚反應(yīng)形成聚酰胺脫鹽層。但是，聚酰胺脫鹽層對(duì)氧化性物質(zhì)(如活性氯)非常敏感，這是因?yàn)槠渲衅鸬椒蛛x作用的酰胺鍵容易受到氧化性物質(zhì)的進(jìn)攻而斷裂，給反滲透膜帶來(lái)不可逆的破壞。然而，水在預(yù)處理過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用活性氯(次氯酸鈉)進(jìn)行殺菌，當(dāng)這些活性氯未被100％去除時(shí)，進(jìn)入反滲透膜元件內(nèi)的少量活性氯，就會(huì)破壞膜中的脫鹽層結(jié)構(gòu)，使反滲透膜的脫鹽率快速下降，導(dǎo)致膜運(yùn)行壽命縮短，需要經(jīng)常更換。因此，如何提高復(fù)合反滲透膜的耐氧化性能，是提高反滲透膜使用壽命的關(guān)鍵。

目前已發(fā)表的文獻(xiàn)中提高反滲透膜的耐氧化性能的方法主要包括改進(jìn)界面縮聚成膜配方和對(duì)形成的聚酰胺脫鹽層進(jìn)行后處理兩種。在改進(jìn)界面縮聚成膜配方方面，CN109126486A公開(kāi)了一種通過(guò)在水相溶液中摻雜改性CNO，得到耐氧化性提高的改性芳香聚酰胺脫鹽層的方法。此外，S.Konagaya等人報(bào)導(dǎo)了在水相溶液?jiǎn)误w芳香環(huán)上氨基的鄰位引入-CH₃來(lái)提高聚酰胺反滲透膜的耐氯性的方法(New reverse osmosis membranematerials with higher resistance to chlorine[J]，Konagaya S,Kuzumoto H,Watanabe O，J.Appl.Polym.Sci.2000,75:1357-1364)。在對(duì)聚酰胺脫鹽層層進(jìn)行后處理方面，CN109603587A公開(kāi)了通過(guò)用含硫化合物溶液對(duì)聚酰胺復(fù)合反滲透膜的聚酰胺層進(jìn)行浸泡處理，來(lái)提高復(fù)合反滲透膜的耐氯性能的方法。另外，CN 108176246A則公開(kāi)了一系列通過(guò)在聚酰胺反滲透膜表面接枝氧化石墨烯來(lái)提高反滲透膜的耐氧化和抗生物污染性能的方法。雖然上述方法提出了一些提高反滲透膜耐氧化性能的方案，但大多數(shù)方案對(duì)膜性能造成了不利的影響，尤其是水通量出現(xiàn)下降趨勢(shì)，另外現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于耐氯性能的提升仍有待進(jìn)一步的改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種耐氧化高通量反滲透膜，該膜的聚酰胺脫鹽層內(nèi)部摻雜有烯醇式羥基磷酸酯或其鹽，該成分的烯醇基團(tuán)可與均苯三甲酰氯的酰氯基團(tuán)反應(yīng)，提高縮聚反應(yīng)初期聚酰胺低聚體的分子量和反應(yīng)后期交聯(lián)聚酰胺的分子量，進(jìn)而增加聚酰胺層的交聯(lián)度和耐受性能；該成分在參與界面聚合反應(yīng)后，可以使形成的聚酰胺低聚體帶有大量羥基，增加脫鹽層的親水性，從而增大反滲透膜的水通量；特別地，該成分中磷酸酯基團(tuán)的存在有助于增加界面聚合期間參與反應(yīng)的均苯三甲酰氯單體的量從而改變交聯(lián)聚合物的結(jié)構(gòu)，增加膜的粗糙度，進(jìn)而提升水通量；更重要地，該成分在參與界面聚合反應(yīng)后，所形成的聚酰胺結(jié)構(gòu)保留了其抗氧化活性基團(tuán)烯醇式羥基，當(dāng)所制備的反滲透膜在受到氧化性物質(zhì)攻擊后，抗氧化活性基團(tuán)可優(yōu)先與其反應(yīng)從而對(duì)聚酰胺層的主體結(jié)構(gòu)酰胺鍵加以保護(hù)，提升聚酰胺脫鹽層的抗氧化性。本發(fā)明還用于提供一種耐氧化高通量反滲透膜的制備方法，通過(guò)該方法制備的反滲透膜可提高反滲透膜脫鹽層的聚酰胺分子量和親水性，抑制聚酰胺鏈段在接觸氧化性物質(zhì)后的水解反應(yīng)，進(jìn)而提高其耐氧化性能。本發(fā)明還用于提供一種耐氧化高通量反滲透膜在水處理組件、裝置和/或方法中的應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：