[发明专利]一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理膜技术领域，具体涉及一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法。

背景技术

复合反渗透膜主要由分离层、支撑层和无纺布层三部分组成，其中分离层是起分离作用的功能层。聚酰胺型复合反渗透膜可应用于苦咸水淡化、海水淡化以及废水处理等领域，具有广阔的应用前景，因此该类材料引起了膜材料生产企业以及研究机构的广泛关注。聚酰胺型复合反渗透膜通常以有机酰氯和有机胺为主要原料单体通过界面聚合法获得。界面聚合法是将反应活性很高的两种单体分别溶解在两种互不相溶的溶剂中，通过在两种溶剂界面发生聚合反应生成高分子膜材料的方法；该方法广泛用于制备复合反渗透膜。目前商业化的主流膜材料为芳香聚酰胺型反渗透膜，它通常由均苯三甲酰氯和间苯二胺作为反应单体通过界面聚合反应得到。近年来通过开发新型膜材料，提高复合反渗透膜的水通量从而降低其在膜分离过程中的能耗和成本，成为新型反渗透膜材料的研究热点之一。

所谓半芳香聚酰胺是指参与反应的两种有机单体(有机胺和有机酰胺)只有一种具有芳香性，由这两种单体发生聚合反应所得到的聚酰胺材料。半芳香聚酰胺与芳香聚酰胺相比，前者的高分子链具有更好的柔性和水分子透过性，并且该材料具有良好的亲水性。然而，目前所制备的半芳香聚酰胺复合反渗透膜仍存在脱盐率或水通量偏低等分离性能方面的不足之处，从而导致该类反渗透膜在使用过程中能耗和成本偏高。

发明内容

本发明所要解决的是如何提高半芳香聚酰胺复合反渗透膜分离性能的技术问题，提供一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，通过界面聚合法在超滤支撑膜表面形成一层均匀的半芳香聚酰胺高分子分离层而获得，由于半芳香聚酰胺功能分离层具有良好的水分子透过性和亲水性能，并且半芳香聚酰胺高分子链具有较好的柔性，使得该复合反渗透膜水通量高、亲水性和稳定性良好；同时其制备方法过程简单，可操作性强，制备条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜，该半芳香聚酰胺复合反渗透膜通过界面聚合法在超滤支撑膜表面生成一层均匀涂覆的半芳香聚酰胺功能分离层而形成，具体由以下制备方法得到：

(1)将超滤支撑膜直接浸入到含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水相溶液中，浸渍0.5-10分钟，取出后除去所述超滤支撑膜表面过量的水相溶液；所述水相溶液中间苯二胺的浓度为0.5-4.0w/v％，樟脑磺酸的浓度为0.5-4.6w/v％，三乙胺的浓度为0.6-3.5w/v％；

(2)再浸入到浓度为0.05-0.5w/v％的含环已基-1,3,5-三甲酰氯的油相溶液中，进行界面聚合反应，反应时间为0.4-8分钟，从而在超滤支撑膜表面生成一层半芳香聚酰胺功能皮层，形成初生态复合反渗透膜；

(3)取出后除去所述初生态复合反渗透膜表面过量的油相溶液，进行热处理，热处理温度为70-90℃，热处理时间为3-20分钟，最后用去离子水冲洗即可得到半芳香聚酰胺复合反渗透膜。

其中，所述超滤支撑膜为聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜。

其中，所述聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜的孔径为40-100纳米。

其中，所述油相溶液中的溶剂为Isopar G型混合烃、正已烷或正庚烷。

优选地，步骤(1)中所述水相溶液中间苯二胺的浓度为2w/v％，步骤(2)中所述油相溶液中环已基-1,3,5-三甲酰氯的浓度为0.1w/v％。

一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

(1)将超滤支撑膜直接浸入到含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水相溶液中，浸渍0.5-10分钟，取出后除去所述超滤支撑膜表面过量的水相溶液；所述水相溶液中间苯二胺的浓度为0.5-4.0w/v％，樟脑磺酸的浓度为0.5-4.6w/v％，三乙胺的浓度为0.6-3.5w/v％；

(2)再浸入到浓度为0.05-0.5w/v％的含环已基-1,3,5-三甲酰氯的油相溶液中，进行界面聚合反应，反应时间为0.4-8分钟，从而在超滤支撑膜表面生成一层半芳香聚酰胺功能皮层，形成初生态复合反渗透膜；

(3)取出后除去所述初生态复合反渗透膜表面过量的油相溶液，进行热处理，热处理温度为70-90℃，热处理时间为3-20分钟，最后用去离子水冲洗即可得到半芳香聚酰胺复合反渗透膜。

其中，所述超滤支撑膜为聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜。

其中，所述聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜的孔径为40-100纳米。