[發(fā)明專利]一種功能型異氰酸酯交聯(lián)劑對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的改性方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310485550.6
• 申請(qǐng)日: 2023-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN116617862A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬娟娟;劉霖;徐晨哲;王政;劉威;徐沛寬;楊健;張?zhí)锪?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D67/00
• 分類號(hào): B01D67/00;B01D71/68;B01D69/12;C08J7/12;C08L77/10
• 代理公司: 連云港權(quán)策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32399
• 代理人: 何文豪

本發(fā)明提供一種功能型異氰酸酯交聯(lián)劑對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的改性方法，具體是分子結(jié)構(gòu)中含有雙磺基甜菜堿、聚醚鏈的異氰酸酯交聯(lián)劑對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的接枝交聯(lián)改性，改性后膜表面親水性高；芳香聚酰胺分離層本征N?H基團(tuán)被新生芳香聚酰胺N?H基團(tuán)替代，后者參其與海水中殘余氯或氯氧化合物的反應(yīng)，有效保障芳香聚酰胺復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)久穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的改性方法，具體涉及分子結(jié)構(gòu)中含有雙磺基甜菜堿和聚醚鏈的功能型異氰酸酯交聯(lián)劑對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜表面的改性方法，應(yīng)用于海水淡化工藝，屬于功能高分子材料領(lǐng)域。

技術(shù)背景

自1987年陶氏Filmtec公司發(fā)明了芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜至今，其已成為海水和苦咸水淡化、污水處理、中水回用、純凈水制備等方面最為有效和經(jīng)濟(jì)的方法之一。芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜通常是由聚砜超濾膜或聚醚砜超濾膜為支撐膜與超薄芳香聚酰胺分離層復(fù)合而成。芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜具有制備技術(shù)簡(jiǎn)易，脫鹽率高、水通量大以及較低的操作壓力等優(yōu)勢(shì)。但是其海洋生物污損仍然制約著它應(yīng)用和發(fā)展。其中簡(jiǎn)單而低廉的改善措施是用氯氣對(duì)反滲透之前的海水進(jìn)行儲(chǔ)蓄式消毒殺菌，達(dá)到清潔水源，控制生物污染的目的。然而芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜對(duì)氯氧化性比較敏感，海水中殘留活性氯(包括氯氣或次氯酸根)會(huì)對(duì)芳香聚酰胺分離層的高分子鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生化學(xué)破壞作用，使膜分離性能迅速下降，使用壽命大幅縮減。所以幾十年來(lái)，人們一直不斷投入巨大人力、財(cái)力和物力研究開發(fā)高耐氯效能的芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜。

專業(yè)人員熟知，芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜的芳香聚酰胺分離層結(jié)構(gòu)特性決定了其表面親水性、耐氯氧化性、分離效能、污垢易清洗、再生回用等，這些都是決定其海水淡化低成本高效能運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。所述芳香聚酰胺分離層的結(jié)構(gòu)有三個(gè)層次，首先是由單體聚合而成的芳香聚酰胺高分子鏈結(jié)構(gòu)(指的是聚合單元、重復(fù)單元、鍵合價(jià)態(tài)、鏈交聯(lián)等)；其次是聚合技術(shù)和工藝決定的鏈間結(jié)構(gòu)(主要是鏈間的纏繞、堆積、氫鍵等)；再者是膜表面特性(主要指的是表層基團(tuán)種類、電荷狀況、親水/憎水性、面光潔平滑度、吸附或可附著性等)。為了獲得表面防污性能高、抗氯氧穩(wěn)定性高、表面親水性高、透水通量大、脫鹽分離性能高等綜合性能優(yōu)異的芳香聚酰胺復(fù)合膜，人們從第一、二層次結(jié)構(gòu)上研究拓展的空間比較小，相對(duì)來(lái)說(shuō)，對(duì)其表面進(jìn)行修飾改性是改善或提高膜綜合性能簡(jiǎn)單有效、快捷靈活的方法。

近四十年來(lái)，相關(guān)芳香聚酰胺反滲透復(fù)合膜表面改性實(shí)例非常的多種多樣，主要有：(1)表面涂飾，(2)表面沉積，(3)表面接枝。其中以化學(xué)方法的膜表面接枝水溶性物質(zhì)，比如聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、季銨鹽、兩性離子聚合物刷、甜菜堿等，也有接枝硫醚、磺胺、氯海因、多糖、氧化石墨烯或碳納米管等，都對(duì)提高其防污性能和抗氯穩(wěn)定性產(chǎn)生了積極作用。但是采用上述方法對(duì)膜表面進(jìn)行修飾的均勻性差，引入的功能基團(tuán)密度小，膜表面特性變化不大，水通量變化不大；有的還極易于造成膜孔隙堵塞，反而水透能力降低；另外膜表面接枝共聚修飾過(guò)程中，由單體均聚而造成的單體原材料浪費(fèi)嚴(yán)重；最后這些現(xiàn)有表面改性方法和技術(shù)的突出缺陷是對(duì)芳香聚酰胺復(fù)合膜的性能改善是單一性的，如何全方位提高膜的綜合性能，仍是目前反滲透膜海水淡化領(lǐng)域的瓶頸問(wèn)題。