[发明专利]一种聚酰胺复合纳滤膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子分离膜，具体是指一种高性能的聚酰胺复合膜。

技术背景

纳滤膜是孔径介于反渗透膜和超滤膜之间的一种新型分离膜，由于其具有纳米级的膜孔径、膜上多带电荷，允许低分子盐通过而截留较高分子量的有机物和多价离子，具有独特的分离性能、更高的分离精度。与其它分离膜相比，纳滤膜具有膜通量更大、过程渗透压低、选择分离离子、操作压力低、系统的动力要求低等特点。目前，纳滤膜技术已被广泛应用于水软化和苦咸水淡化、饮用水净化、物料分离纯化和浓缩、废水处理和中水回用、清洁生产等领域，取得了很好的经济和社会效益。但目前纳滤膜的发展还不是非常成熟，主要体现在：纳滤膜的制造成本相对较高、纳滤膜性能无法满足实际应用的需要。因而，开发高性能的新型纳滤膜对纳滤膜技术的推广应用十分关键和必要。

复合纳滤膜是将一层超薄功能层沉积到孔径适当的微孔支撑膜表面，沉积方式主要有表面涂覆，界面缩聚和就地聚合等。复合膜比不对称膜有许多优点：它可以使每层通过优化达到最佳性能。超薄功能层可以优化到理想的选择透过性，支撑膜可以达到最佳的强度和耐压密性。另外，复合膜可以使难以形成不对称膜的材料形成超薄膜，如由于溶剂限制及交联型聚合物都可以通过就地聚合或界面缩聚而成复合膜。对复合纳滤膜超薄活性分离层材料要求亲水性好，且其机械稳定性、热稳定性及水解稳定性均很好。目前，商业化的复合纳滤膜都是在聚砜多孔支撑膜上，通过多元胺和多元酰氯之间的界面缩聚制备而成的。

Fibiger等在1987年的US Patent 4,769,148中，采用界面聚合工艺制备复合纳滤膜。水相为含哌嗪功能单体和湿润剂的水溶液，有机相含交联剂均苯三甲酰氯，得到超薄功能层为聚哌嗪酰胺的复合纳滤膜。其活性分离层的化学结构式可表述为：

Cadotte等在1989年的US Patent 4,812,270中，采用界面聚合工艺和强酸处理方法制备复合纳滤膜。水相为含间苯二胺功能单体和湿润剂的水溶液，有机相含交联剂均苯三甲酰氯，经界面聚合得到全芳香聚酰胺复合超薄功能层，然后用强酸对聚酰胺功能层进行处理，最后用脱除率增强剂对膜进行修饰处理等到适用于水软化的复合纳滤膜。复合纳滤膜的活性分离层的化学结构式如下：

Hodgdon等在1992年的US Patent 5,152,901中，采用界面缩聚法制备复合纳滤膜。水相为哌嗪衍生物类多元胺和湿润剂的水溶液，有机相含交联剂为均苯三甲酰氯和间苯二甲酰氯混合物，得到的复合膜纳滤膜的超薄功能层为聚哌嗪酰胺。其活性分离层的化学结构式可表述为：：

Lawrence等在1997年的US Patent 5,693,227中，采用界面聚合制备复合纳滤膜。水相为含哌嗪功能单体和湿润剂的水溶液，有机相含交联剂5-异氰酸酯异酞酰氯，多孔支撑膜为聚砜超滤膜，得到的复合纳滤膜的超薄功能层为聚哌嗪酰胺-聚脲。活性分离层的具体的化学结构式可表述为：

此外，US Patent 6,123,804、US Patent 6,464,873、US Patent6,536,605、US Patent 6,878,278等专利也是采用多元胺与多元酰氯之间的界面聚合反应来制备复合纳滤膜。

但是，目前商业化生产的复合纳滤膜仍然存在品种单一、性能偏低、无法满足实际应用需求等问题。

因而，制备新型高性能复合纳滤膜，对于增加纳滤膜品种、提高纳滤膜性能、满足应用领域对高性能纳滤膜材料的需求均具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种原料易得，价格低廉，选择分离性能优越的复合纳滤膜。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种聚酰胺复合纳滤膜，其特征在于，多孔支撑膜上通过含脂肪族大分子多元胺的水溶液与含二元芳香族反应单体的有机溶液之间的界面缩聚，复合有一层超薄活性分离层，活性分离层的化学结构式表述为：

式中，X为：

其中的多孔支撑膜为常规的支撑膜，其制备方法、膜结构为目前市场上通用的膜，在本发明中可以自己制备、也可以在市场上购得。

作为优选，上述的聚酰胺复合纳滤膜，所述的脂肪族大分子多元胺为聚乙烯胺(PVAm)，其化学结构式如下：

式中：a为聚乙烯胺的氨解度，a＝乙烯胺结构单元数/(乙烯胺结构单元数+丙烯酰胺结构单元数)。