[发明专利]一种抗污染聚酰胺复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别地，涉及一种抗污染聚酰胺复合膜及其制备方法。

背景技术

芳香聚酰胺复合膜是在无纺布、聚砜支撑层上通过界面聚合形成一层聚酰胺分离层(例如US5160619，CN1261818A等)，具有脱盐率高、通量大、化学稳定性优良、pH值范围宽(4-11)、操作压力要求低等优点，已成为应用最为广泛的反渗透复合膜品种。但是由于芳香聚酰胺膜亲水性较差、膜表面较为粗糙，极其容易受到有机、无机物及微生物污染，膜污染问题依然是影响聚酰胺复合膜应用的关键性问题，并严重阻碍了复合膜的推广。在实际应用中，膜元件都会发生不同程度的污染(碳酸钙沉淀、金属氧化物沉淀、有机物质沉淀、微生物沉淀等)，导致系统进出口压差增大，产水量减少，脱盐率下降，进而影响反渗透系统的正常运行，如不尽早控制，污染将会在相对较短的时间内损坏膜元件。

亲水性聚合物如聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯亚胺(PEI)等是一类抗污染性能良好的水溶性高分子材料，将亲水性聚合物涂覆于聚酰胺复合膜的表层增强了复合膜的抗污染性能，而对复合膜的其他性能影响不大，专利CN101130444A在聚酰胺层表面上依次涂覆PVA溶液和含有交联剂及催化剂的溶液，然后高温交联形成高交联的PVA抗污染层，提高了PVA抗污染层的强度，从而提高了复合膜的抗水冲刷和溶解性能，提高了其抗无机物和有机物污染能力。

另有专利文献报道(如申请公布号：CN101695636A、CN101816900A)，将3-羟甲基-5,5-二甲基海因、3-烯丙基-5,5-二甲基海因接枝到芳香聚酰胺膜表面，所制得的膜具有耐氯和抗微生物性能。但是由于采用接枝方法制备的聚酰胺膜不但有接枝率低、影响膜表面电位和亲水性导致复合膜分离性能下降、工艺复杂等缺点，而且还会破坏膜结构，降低膜的机械性能。

因此，发明一种使用寿命长、具有很强抗污效果以及制备方法简单的膜具有很重要的意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种通过将广谱抗菌剂、亲水性聚合物以及交联剂进行交联获得的抗污层涂覆到聚酰胺膜层的表面上，而得到的具有很强抗污染能力(抗微生物污染、抗有机污染物以及抗无机物污染)的聚酰胺复合膜，复合膜的使用寿命长，应用领域广。具体技术方案如下：

一种抗污染聚酰胺复合膜，包括依次设置的无纺布层、聚砜支撑层、聚酰胺层以及抗污染层；

所述抗污染层包含由含有羟烷基的广谱抗菌剂、亲水性聚合物以及交联剂在水和催化剂存在以及50-120℃条件下进行交联反应而得到的抗菌亲水交联聚合物。

以上技术方案中优选的，所述广谱抗菌剂为三唑类、二羧酰亚胺类、吗啉类、硫代氨基甲酸酯类、苯基吡咯类、苯并咪唑类、吡唑类、海因类、嘧啶类以及吡咯类中的至少一种，优选为5-氨基-1-羟乙基吡唑、4,5-二氨基-1-(2-羟乙基)吡唑、1,3-二羟甲基-5,5-二甲基海因、1-羟甲基-5,5-二甲基海因以及1,3-二羟乙基-5,5-二甲基海因中的至少一种。

以上技术方案中优选的，以质量百分数计，所述广谱抗菌剂的含量为0.01-10％，优选为0.1-3％。

以上技术方案中优选的，所述亲水性聚合物为聚乙烯醇、聚乙二醇以及聚乙烯亚胺中的至少一种；优选为聚合度为200-4000以及醇解度为75-100％的聚乙烯醇、平均分子量为200-100000的聚乙二醇以及平均分子量为300-80000的聚乙烯亚胺中的至少一种。

以上技术方案中优选的，以质量百分数计，所述亲水性聚合物的含量为0.01-5％，优选为0.1-2％。

以上技术方案中优选的，所述交联剂为乙二醛、丁二醛、己二醛、戊二醛以及硼酸中的任意一种；所述催化剂为盐酸、硝酸、磷酸、甲酸以及乙酸中的任意一种，优选采用浓度为37％的盐酸。

以上技术方案中优选的，所述聚酰胺层的厚度为50-300nm，所述抗污染层的厚度为20-200nm。

应用本发明的抗污染聚酰胺复合膜，具有以下有益效果：

(1)本发明的抗污染聚酰胺复合膜包括依次设置的无纺布层、聚砜支撑层、聚酰胺层以及抗污染层，抗污染层包含由含有羟烷基的广谱抗菌剂、亲水性聚合物以及交联剂在水和催化剂存在下进行交联反应而得到的交联聚合物，整体结构精简；抗污染层采用含有羟烷基的广谱抗菌剂、亲水性聚合物以及交联剂发生交联反应得到的交联聚合物的设计，耐微生物性能和抗污染性能好，具有较高的水通量和截盐率，使用寿命长。