[发明专利]一种聚酰胺复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理用膜领域，具有涉及一种具有高通量的聚酰胺复合膜。本发明还涉及上述复合膜的制备方法。

背景技术

聚酰胺复合膜作为应用最为广泛的复合膜品种，其结构是在支撑层（如无纺布聚砜）上通过界面聚合形成一层聚酰胺分离层（例如US5160619，CN1724130A等）。聚酰胺复合膜具有截留率高，通量较大，化学稳定性优良，PH范围宽（4-11），操作压力要求低等优点。水通量是聚酰胺复合膜最重要的性能参数之一，水通量越高，意味着处理同量液体的能耗越低。虽然目前大型水处理装置的能量利用率在不断提高，但是仍然有将近一半的成本是受制于所消耗的电能，从提高生产效率和降低设备操作费用上来看，通过降低能量消耗来控制成本至关重要，因此保证较高的脱盐率的同时进一步提高聚酰胺复合膜的水通量具有重要的意义。聚酰胺复合膜活性分离层的致密程度决定着复合膜性能，活性分离层越致密，对水分子的阻力越大，对盐离子的截留能力越强，水通量越低，截留率越高。反之，活性分离层越疏松，对水分子的阻力越小，对盐离子截留率越低，水通量越高，截留率越低。为了提高聚酰胺复合膜水通量，研究人员在反应溶液中加入不同的添加剂，促进多元酰氯的水解从而形成疏松的活性分离层，但是，在传统的聚酰胺复合膜中，这些添加剂的引入，将严重降低复合膜的截留率，而水通量仅略微上升。

发明内容

针对现有技术中不足，本发明提供了一种具有高通量的聚酰胺复合膜及其制备方法。根据本发明提供的聚酰胺复合膜，调控了聚酰胺层（活性层）结构，降低了聚酰胺层的交联程度，为水分子的通过打开通道，在保证高的截留率的同时增加了水通量。

根据本发明的一个方面，提供了一种聚酰胺复合膜，包括支撑层和聚酰胺层，其中聚酰胺层由多元胺化合物、一元胺化合物与多元酰氯化合物反应制得。

根据本发明的聚酰胺复合膜，一元胺化合物的引入使得聚酰胺（活性）层结构得到了调控，聚酰胺活性层的交联程度得到了降低，从而为水分子的通过打开了通道，在保持较高的截留率的同时增大了水通量。

根据本发明所述的复合膜的一个具体实施例，所述一元胺化合物占一元胺化合物和多元胺化合物的总重量的0.01-99%，优选0.01-70%，更优选0.1%-10%。

根据本发明所述的复合膜的一个具体实施例，所述一元胺化合物选自芳香族一元胺化合物、脂肪族一元胺化合物和脂环族一元胺化合物中的一种或几种。根据本发明所述的复合膜的一个优选实施例，所述一元胺化合物选自苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、邻氯苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、邻溴苯胺、间溴苯胺、对溴苯胺、间硝基苯胺、对硝基苯胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、仲丁胺、环戊胺、环己胺、2-甲基环己胺、3-甲基环己胺、4-甲基环己胺、N-甲基哌嗪和N-乙酰哌嗪中的一种或几种。

根据本发明的另外一个方面，提供了一种制备上述复合膜的方法，包括将支撑层与一元胺化合物和多元胺化合物接触，然后与多元酰氯化合物接触，如此在支撑层上形成聚酰胺层，从而得到所述复合膜。

根据本发明所述的方法的一个具体实施例，所述一元胺化合物和多元胺化合物以溶液的形式使用；所述多元酰氯化合物也以溶液的形式使用。

根据本发明所述的复合膜的一个具体实施例，所述一元胺化合物占一元胺化合物和多元胺化合物的总重量的0.01-99%，优选0.01-70%，更优选0.1%-10%。

根据本发明所述的复合膜的一个具体实施例，所述一元胺化合物选自芳香族一元胺化合物、脂肪族一元胺化合物和脂环族一元胺化合物中的一种或几种。根据本发明所述的复合膜的一个优选实施例，所述一元胺化合物选自苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、邻氯苯胺、间氯苯胺、对氯苯胺、邻溴苯胺、间溴苯胺、对溴苯胺、间硝基苯胺、对硝基苯胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、仲丁胺、环戊胺、环己胺、2-甲基环己胺、3-甲基环己胺、4-甲基环己胺、N-甲基哌嗪和N-乙酰哌嗪中的一种或几种。

在本发明方法的一个具体实施例中，首先将支撑层与含有一元胺化合物和多元胺化合物的溶液接触，如用橡胶辊除去多余的溶液，在多孔支撑层表面上形成胺溶液层，待支撑层上无明显水珠后，将此支撑层与多元酰氯的溶液接触，等其表干后，接着将其放入80℃烘箱中保持5分钟，得到聚酰胺复合膜。所述溶液还可根据需要加入助剂，如樟脑磺酸、十二烷基磺酸钠。