[发明专利]一种抗污耐氯芳香聚酰胺复合膜的制备方法有效
申请号: | 201510425149.9 | 申请日: | 2015-07-13 |
公开(公告)号: | CN105251372B | 公开(公告)日: | 2017-09-29 |
发明(设计)人: | 张田林 | 申请(专利权)人: | 淮海工学院 |
主分类号: | B01D69/12 | 分类号: | B01D69/12;B01D71/78;B01D67/00 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 抗污耐氯 芳香 聚酰胺 复合 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种抗污耐氯芳香聚酰胺复合膜的制备方法,特别涉及表面负载抗菌金属离子、水杨醛席夫碱基和季铵阳离子三种功能基团的抗污耐氯芳香聚酰胺复合膜的制备方法,应用于海水淡化工艺,属于功能高分子材料领域。
技术背景
芳香聚酰胺复合膜(aromatic polyamides thin film composite membrane,APA-TFC membrane)是由一层超薄芳香聚酰胺膜沉积在多孔聚砜或聚醚砜支撑底膜上而制成的,其水通量大、脱盐率高,已成为海水淡化的主流产品。我国在十二五发展战略中,把反渗透海水淡化技术作为今后相当长时间内需要重点研究与解决的关键议题。然而芳香聚酰胺复合膜在近二十年使用过程中的棘手问题就是海洋生物对膜的污染和膜化学降解。所述膜海洋生物污染指的是海水微生物在复合膜表面的粘附、生长、繁殖而形成异常顽固的生物层,难以人工清理,严重影响复合膜的工作效率;为了解决海水淡化过程中海洋微生物对芳香聚酰胺复合膜的生物污染,必须对海水进行通氯预处理。然而,由于海水中残存微量氯和氯氧化物对芳香聚酰胺复合膜的化学破坏,又大大缩短了芳香聚酰胺复合膜的使用性能和寿命。因此,如何既能有效地控制和减轻芳香聚酰胺复合膜污染,又可保证芳香聚酰胺复合膜的化学稳定性,一直是芳香聚酰胺膜技术领域的重要研究课题。
二十多年以来,人们为了获得表面防污性能优异、氯氧稳定性高的芳香聚酰胺复合膜,对芳香聚酰胺复合膜表面进行改性是灵活、简单、快捷的方法,主要有:(1)表面涂料涂饰,(2)表面聚合沉积,(3)表面接枝改性,其中膜表面接入水溶性聚乙二醇(PEG)、季铵盐、氯海因或离子侧链等都对提高膜的防污和稳定性产生了积极作用。但是采用上述方法对芳香聚酰胺复合膜表面进行修饰均匀性差;易于造成芳香聚酰胺复合膜微孔隙堵塞,通透能力降低;另外在对芳香聚酰胺复合膜表面进行接枝共聚修饰过程中,由单体均聚而造成的单体原材料浪费严重。
针对现有芳香聚酰胺复合膜表面修饰技术和改性方法的缺陷,本发明人曾经提出通过化学反应将含有季铵盐和水杨醛功能基团的结构单元均匀地“种植”在芳香聚酰胺复合膜表面上。使用含有季铵盐和水杨醛功能基团的结构单元表面改性芳香聚酰胺复合膜的方法(CN103349922B)。其原理是利用季铵盐和水杨醛功能基团不同机制的灭菌杀生作用、亲水作用、选择性络合吸附海水中重金属离子的作用,产生协同高效的防海洋生物污染功能,保证芳香聚酰胺复合膜表面的洁净;其次,芳香聚酰胺复合膜表面丰富的水杨醛功能基团与预处理海水中残存微量氯和氯氧化物的化学反应更为敏捷,阻止了海水中残存微量氯和氯氧化物对芳香聚酰胺复合膜的化学破坏作用,保障了芳香聚酰胺复合膜的使用性能和寿命。然而随着使用时间的延长,海洋生物污染的问题依然比较严重。针对目前芳香聚酰胺复合膜功能化技术与方法的缺陷,本发明提供一种高效抗污耐氯的芳香聚酰胺复合膜制备方法。
发明内容
本发明提供一种抗污耐氯芳香聚酰胺复合膜的制备方法,特别涉及表面负载抗菌金属离子、水杨醛席夫碱基和季铵阳离子三种功能基团的抗污耐氯芳香聚酰胺复合膜的制备方法;首先通过新生芳香聚酰胺复合膜表面裸露的酰氯基团与有机多胺进行酰胺化反应,制得表面含有伯胺基的芳香聚酰胺复合膜;其次,所述表面含有伯胺基的芳香聚酰胺复合膜与N,N,N-三烃基-N-(4-羟基-3-醛基苄基)氯化铵的缩合反应,制得表面含有水杨醛席夫碱基和季铵阳离子的芳香聚酰胺复合膜;最后,表面含有水杨醛席夫碱基和季铵阳离子的芳香聚酰胺复合膜与抗菌金属盐溶液接触,发生配位反应,制得表面含有抗菌金属离子、水杨醛席夫碱基和季铵阳离子的芳香聚酰胺复合膜。所述芳香聚酰胺复合膜的制备方法由图1反应式示意表达。
其中所述新生芳香聚酰胺复合膜的制备方法是依据Journal of Membrane Science 428(2013)403-409、Journal of Membrane Science 457(2014)88-97或CN103349922B所公开的方法和操作步骤。
所述有机多胺指的是肼、乙二胺、1,3-丙二胺、季戊四胺、三(3-氨基丙基)胺、2,4,6-三氨基甲苯、1,3,5-三氨基苯、4,4′,4″-三氨基三苯胺中的一种。
所述N,N,N-三烃基-N-(4-羟基-3-醛基苄基)氯化铵中的烃基指的是C1~C18烃基。
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