[發明專利]一種共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202210417415.3
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114618331B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 胡超權;宋洋;李彪;李琳
• 申請（專利權）人: 中科南京綠色制造產業創新研究院
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/56;B01D61/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發明提供一種共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜及其制備方法，制備方法包括：(1)將聚砜溶于有機溶劑中，而后將聚砜溶液涂于無紡布表面，然后浸入水中形成凝固相，得到支撐層；(2)將間苯二胺溶于水中，而后向其中加入表面活性劑及任選的TpPa?1，然后調節pH值，得到水相溶液；(3)將均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任選的TpPa?1，得到油相溶液；(4)將支撐層浸入水相溶液中，然后再浸入油相溶液中，烘干，得到所述共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜；其中，所述水相溶液和/或油相溶液中分散有TpPa?1。本發明的聚酰胺反滲透膜，在保證具有較高截留率的同時，還具有較高的水通量。

技術領域

本發明屬于反滲透膜技術領域，涉及一種共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜及其制備方法。

背景技術

地球上的海水資源十分豐富，但是其含鹽高，無法直接飲用，因此，如何將海水轉化為可飲用的淡水則成為了關鍵的問題。在所有海水淡化技術當中，反滲透膜技術由于其具有低能耗、設備花費較少等優勢，是一種使用最為廣泛的技術。

在反滲透膜技術中，膜材料作為其核心部件，決定了其性能強弱。目前，反滲透膜對一價鹽離子的截留率已能達到99％，已完全能夠滿足脫鹽的要求。但是，其通量還處于較低的水平，提高了相應的成本。鑒于此，研究工作者做了大量的探究，以期在維持較高截留率的同時，大幅提升其滲透通量。目前，對反滲透膜的改性工作主要聚焦在其聚酰胺分離層。

CN102553458A公開了一種大通量抗污染復合反滲透膜及其制備方法。該發明通過在現有的反滲透復合膜上涂覆一層多元醇溶液，使得醇與聚酰胺表面的羧基、氨基相互交聯，這樣可以彌補膜面缺陷，從而提升其通量。然而該發明提供的技術方案以犧牲部分截留率為代價。

通量和截留率是評價膜分離性能的兩個重要參數。一般來說，增大孔徑可以提高分離通量，同時導致截留率的降低；相反，更小的孔徑對應高截留率和低通量，這就是膜分離領域眾所周知的“Trade-off”效應。從現有的研究來看，通過對反滲透膜表面進行后處理的方法很難解決其通量與截留率之間的trade-off效應。從水分子以及鹽離子的傳質方面分析，可以將反滲透分為兩個過程。水分子和鹽離子的進孔過程，以及水分子和鹽離子在孔內的傳質過程。其中截留性能強弱主要取決于進孔過程，而孔內傳質阻力大小則決定了通量的高低。鑒于此，如何減小粒子在孔內的傳質阻力則成為了解決問題的關鍵。

因此，在本領域中，期望開發一種新型反滲透膜，減小水分子在反滲透膜中的傳質阻力以提高通量。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜及其制備方法。在本發明中，TpPa-1作為一種水穩定性高的共價有機框架，其不僅能在聚酰胺膜內形成規整的通道結構，而且其與聚酰胺的兼容性較強，本發明采用TpPa-1作為摻雜物制備得到的共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜，在保證反滲透膜具有較高截留率的同時，還能大幅提升反滲透膜的水通量。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將聚砜溶于有機溶劑中，攪拌，得到聚砜溶液，而后將聚砜溶液涂于無紡布表面，然后浸入水中形成凝固相，得到聚砜-無紡布支撐層；

(2)將間苯二胺溶于水中，而后向間苯二胺水溶液中加入表面活性劑及任選的TpPa-1，然后加入堿性物質調節pH值，得到水相溶液；

(3)將均苯三甲酰氯溶于正己烷中，然后向其中加入任選的TpPa-1，超聲震蕩，得到油相溶液；

(4)將聚砜-無紡布支撐層浸入水相溶液中，取出，而后去除殘余在聚砜-無紡布支撐層表面的水相溶液，然后再將聚砜-無紡布支撐層浸入油相溶液中，取出，烘干，得到所述共價有機框架摻雜聚酰胺反滲透膜；