[发明专利]含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于反渗透膜分离领域，尤其涉及一种含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜的制备方法。

背景技术

膜分离技术具有高效、节能、环保、适用范围广等特点，已成为海水淡化和污水处理的有效手段。常见的膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗透汽化和膜生物反应器等。其中，反渗透作为最早实现工业化的膜分离技术之一，在海水淡领域已经得到了广泛应用，反渗透复合膜通常是由多孔支撑层和致密的分离皮层组成的，与不对称膜相比，具有较高的渗透通量和脱盐率。界面聚合法是制备商品化反渗透复合膜最常采用的方法。如，Cadotte等在Filmtec公司开发的NS100反渗透复合膜，是在多孔聚砜支撑膜上，由聚氮丙啶（PEI）和2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI）或间苯二甲酰氯（IPC）界面聚合而成的反渗透复合膜。随后，为了进一步提高膜的性能，他们又开发了PT-30复合膜，是由间苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合制备的芳香聚酰胺反渗透膜，是目前世界上使用最广泛的商品化反渗透膜之一。

上述反渗透复合膜具有较高的脱盐率和水渗透性，但随着操作时间的延长，膜易受到进料液中无机颗粒、有机物、胶体粒子、微生物等污染，其盐截留率和水通量大幅下降，使实际运行成本增加。为解决上述问题，现已有报道将有机物或无机纳米材料作为改性剂，添加到膜内，以改善聚酰胺类反渗透复合膜的耐污染性和水渗透性。如将纳米二氧化钛、碳纳米管或聚乙烯醇等作为改性剂，原位引入到聚酰胺反渗透膜中（CN 1401417A；J. Membr. Sci. 2011, 367, 158–165），膜的耐污染性和水渗透性得到了相应地提高。然而，实际应用体系的复杂多样性，要求反渗透膜的分离性、渗透性和耐污染性等进一步提高。

两性离子聚合物具有良好的亲水性、生物相容性和抗污染性，文献报道将其引入到微滤、超滤或纳滤膜内，可以提高膜的水通量和耐污染性（J. Membr. Sci., 2010, 349, 217–224; J. Membr. Sci., 2012, 389, 76-82；J. Membr. Sci., 2013, 431, 171-179）。将带有相反电荷的聚电解质分子链通过静电力彼此结合在一起可形成聚电解质络合物（J. Membr. Sci., 2009, 329, 175–182；J. Membr. Sci., 2009, 333, 68–78）。以两性阳离子聚合物和羧甲基纤维素钠天然高分子为原材料制备的两性羧甲基纤维素钠络合物，其内部既含有离子对交联结构，又含有大量的两性离子基团，将其引入到聚酰胺膜中，不仅可以利用其良好的亲水性、耐污染性，还可凭借其独特的纳米结构，在保持高脱盐率的同时大幅提高膜的水渗透性和耐污染性，使其能够更好地满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜的制备方法。

含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜的制备方法包括如下步骤：

（1）将10～30质量份的两性离子单体和5～10质量份的阳离子单体溶解于50～200质量份的水溶液中，通入氮气，加入0.1～1质量份的水溶性引发剂，在40～60^oC下聚合6～12小时，用丙酮将聚合物沉淀，多次洗涤后，得到两性阳离子聚合物，真空干燥后备用；

（2）将1～3质量份的羧甲基纤维素钠和0.5～2质量份的两性阳离子聚合物分别溶解于100～500质量份的酸性水溶液中，再将两性阳离子聚合物酸性水溶液滴加到羧甲基纤维素钠酸性水溶液中进行离子交联，经沉淀，多次去离子水洗涤，于40～60^oC干燥8～16小时，得到两性羧甲基纤维素钠络合物；然后将上述0.2～1质量份的络合物加入到100～500质量份的碱性水溶液中配成络合物分散液；

（3）将多孔聚砜支撑膜浸渍在含多元胺单体、两性羧甲基纤维素钠络合物和氢氧化钠的水相溶液中1～3分钟，取出并去除表面过量的水相溶液；再浸渍在含多元酰氯单体的有机相溶液中，界面聚合反应0.5～2分钟，在45～75^oC下固化15～45分钟，经去离子水漂洗后，得到含两性羧甲基纤维素钠络合物的聚酰胺反渗透膜。

作为优选：