[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

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种用于水处理的聚酰胺复合膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺复合膜是膜分离过程中常用的一种聚合物膜，聚酰胺复合膜是通过界面聚合的方法由水相多元胺或醇(酚)和油相多元酰氯或异氰酸酯反应制备得到，在多孔支撑层表面形成一层致密的几百纳米厚的具有峰-谷粗糙形貌的超薄活性层。传统的聚酰胺复合膜是由水相间苯二胺和油相均苯三甲酰氯反应得到的一种高交联的芳香聚酰胺结构，在界面聚合的过程中，由于两种单体的高反应活性，在反应一开始便会形成一层致密的皮层阻止反应的进一步进行，得到的聚酰胺结构具有高度各向异性，限制了通过调控聚酰胺微观结构以到达优化分离性能的目的，且这种芳香结构的聚酰胺相对疏水，其水通量相对较低，且具有较高的污染倾向，即各种污染物易吸附在膜表面。另外，目前的制膜工艺后处理较为烦琐，除需要采用热处理外，往往需要使用亚硫酸钠和次氯酸钠溶液进行浸泡后处理等。因此，如何以一种简单的方法制备得到一种表面光滑、亲水性高、选择层厚度小的聚酰胺薄膜复合膜来实现高的水通量和更佳的抗污染性能，是目前面临的一个问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚酰胺复合膜及其制备方 法，通过含叔胺添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液反应，得到了本体改性后的聚酰胺活性层，从而解决了目前传统的聚酰胺复合膜中存在的主要问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚酰胺复合膜。

该复合膜包括聚合物支撑层，还包括复合在聚合物支撑层上的聚酰胺活性层，聚酰胺活性层由含叔胺添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液反应得到。

优选地，含叔胺添加剂的多元胺水溶液中的多元胺选自对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、对环己二胺、己二胺、聚乙烯亚胺和对二氮己环中的一种或多种。

优选地，叔胺添加剂与多元胺的质量比为(1-5):(1-5)，叔胺添加剂选自式(I)化合物中的一种或多种，

其中，R,R’和R”分别独立地为氢原子、亚甲基、C2-C6的直链烷基和直链烷基胺中的一种，

优选地，叔胺添加剂为三(2-氨乙基)胺，结构式为

优选地，多元酰氯溶液中的多元酰氯选自均苯四甲酰氯、均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯和己二酰氯中的一种或多种，多元酰氯的质量体积浓度为0.05％-0.5％，多元酰氯溶液的溶剂选自正己烷、正庚烷、环己烷和甲苯中的一种或多种。

优选地，聚合物支撑层为微滤膜或超滤膜，聚合物支撑层的材料选自聚丙烯腈、聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、醋酸纤维素、三醋酸纤维素或聚偏氟乙烯。

按照本发明的另一个方面，提供了一种聚酰胺复合膜的制备方法，包括如下三个步骤：

(1)制备含叔胺添加剂的多元胺水溶液，将聚合物支撑层浸泡在该含叔胺添加剂的多元胺水溶液中，充分浸泡后取出；

(2)将步骤(1)处理后的聚合物支持层的一表面与多元酰氯溶液接触反应，得到复合膜；

(3)将步骤(2)得到的复合膜转移至热水中进行后处理。

在界面聚合过程，本发明选用的叔胺添加剂可以作为一种质子吸收剂吸收多元胺与多元酰氯反应形成的副产物氯化氢，促进反应的进一步进行，从而得到一种高度交联的芳香聚酰胺结构，高度交联的分子结构不但可以提高截盐率，而且会减少聚酰胺活性层的厚度，从而降低水分子的传输阻力以达到提高水通量的目的。叔胺添加剂的加入不但可以得到这种高度交联的芳香聚酰胺结构，而且与多元胺竞争反应形成含有脂肪链的半芳香聚酰胺结构，这种聚酰胺具有较好的亲水性，且能够减少聚酰胺层的峰-谷粗糙形貌，得到相对光滑的膜表面，改善的亲水性和降低的膜表面粗糙度可以降低膜表面的污染倾向。

优选地，含叔胺添加剂的多元胺水溶液中的多元胺选自对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、对环己二胺、己二胺、聚乙烯亚胺和对二氮己环中的一种或多种。

优选地，叔胺添加剂的质量分数为1％-5％，多元胺的质量分数为1％-5％，叔胺添加剂选自选自式(I)化合物中的一种或多种，

其中，R,R’和R”分别独立地为氢原子、亚甲基、C2-C6的直链烷基和直链烷基胺中的一种。

多元胺浓度太低会导致界面聚合形成的聚酰胺活性层不够致密，复合膜选择性低，浓度太高会使形成的聚酰胺活性层太过致密，导致水通量降低。叔胺添加剂的浓度太低时改性效果不明显，浓度太高时，形成的聚酰胺活性层太致密，水通量大幅度下降。