[發明專利]一種用于海水淡化的線性-交聯多元共聚聚酰胺反滲透膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010284847.2
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111359456B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 馬洪洋;張文才;袁穎
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01D71/56
• 分類號: B01D71/56;B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02;C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 王振華

本發明涉及一種用于海水淡化的線性?交聯多元共聚聚酰胺反滲透膜及其制備方法。將鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯與鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺分別通過界面聚合反應，制備線性聚合物的同時，引入第三組分均苯三甲酰氯實現部分交聯，得到具有線性?交聯多元共聚結構的海水淡化膜，可用于高效海水淡化、苦咸水脫鹽等領域。

技術領域

本發明涉及海水淡化反滲透膜的制備技術領域，具體涉及一種用于海水淡化的線性-交聯多元共聚聚酰胺反滲透膜及其制備方法，特別是由芳香二胺單體與芳香二酰氯單體，通過界面聚合反應制備線性聚酰胺結構的同時，引入芳香三酰氯形成線性-交聯共聚結構的反滲透膜的制備方法。

背景技術

海水淡化技術經歷了半個多世紀的發展，最終占據市場的仍然是以交聯聚酰胺為過濾層的反滲透膜技術。通常，交聯聚酰胺反滲透膜是以超濾或微濾膜為基材，以均苯三甲酰氯和間苯二胺為聚合單體，分別溶于正己烷和水中作為有機相與水相，兩種單體在界面處進行聚合反應形成聚酰胺分離層。由于反應體系平均官能度大于2，所以生成交聯聚合結構，該結構能夠有效截留鹽水中的氯離子和鈉離子而使水分子通過，從而實現海水淡化的目的。文獻（Petersen et al., J Membr Sci, 83 (1993) 81-150.）詳細綜述了界面聚合的機理及過程，對于海水淡化膜的制備進行了系統的總結與評述。

然而，囿于芳香族交聯聚酰胺分子結構的限制，聚酰胺海水淡化膜在經歷了漫長的發展過程后，仍然未有突破性的發展。由均苯三甲酰氯和間苯二胺為單體的交聯聚酰胺海水淡化膜因致密的交聯結構的限制，在保證截留率高于99%的同時，其水通量無法進一步提高。另一方面，由芳香二甲酰氯和芳香二胺聚合僅能生成線性的聚酰胺復合膜，分離層分子結構疏松，分子間自由體積大，雖然其水通量是全交聯聚酰胺復合反滲透膜的2倍以上，但對氯化鈉截留率小于10%。

于是，我們設計了線性-交聯多元共聚體系，在芳香二甲酰氯和芳香二胺線性聚合結構中合理引入均苯三甲酰氯與芳香二胺的交聯結構，實現在保證截留率足夠高的情況下，提高聚酰胺反滲透膜的水通量，從而提高海水淡化效率。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于海水淡化的線性-交聯多元共聚聚酰胺反滲透膜及其制備方法。通過使用芳香二甲酰氯、均苯三甲酰氯和芳香二胺單體的多元界面共聚合反應，制備出線性-交聯共聚聚酰胺過濾層，并通過對交聯聚酰胺分子結構中線性部分結構的調控，實現提高該海水淡化反滲透膜的水通量和截留率的目標。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于海水淡化的線性-交聯多元共聚聚酰胺反滲透膜的制備方法，包括：

以微濾膜或超濾膜為基材，通過至少一種芳香族二胺與至少一種芳香族二酰氯和至少一種芳香族三酰氯的多元共聚反應體系，制備出具有線性-交聯多元共聚結構的聚酰胺反滲透膜，其結構式如（I）所示，

式（I）。

一些實例中，芳香族二胺是但不局限于鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺中的一種或其組合。

一些實例中，芳香族二酰氯是但不局限于鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對苯二甲酰氯中的一種或其組合。

一些實例中，芳香族三酰氯是但不局限于均苯三甲酰氯。

一些實例中，多元共聚反應體系是但不局限于非均相界面共聚反應；共聚反應類型是但不局限于溶液共聚反應，更優選為界面共聚反應。

一些實例中，胺基和酰氯基團的摩爾比為100:1到10:1，更優選為33:1。

一些實例中，所述的線性-交聯多元共聚結構是但不局限于線性結構占比為1%～99%、交聯結構占比為99%～1%；更優選為線性結構占比為80%～90%、交聯結構占比為20%～10%。