[发明专利]一种高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，该反渗透膜是由芳香族聚酰胺复合反渗透膜和其表面活性酰氯基团与端氨基多羟基化合物中的氨基反应脱水缩合的亲水层构成，其水通量较初始芳香族聚酰胺复合反渗透膜提高了13‑30％，且该反渗透膜在第一次牛血清白蛋白污染清洗后水通量恢复率为初始未污染膜水通量的88.5‑92.4％；在第一次十二烷基三甲基溴化铵污染清洗后水通量恢复率为初始未污染膜水通量的90.3‑93.5％。本发明反渗透膜具有良好的分离性能、抗污染性能和水通量高、易于清洗等特点，制备方法也简单，易于操作。

技术领域

本发明属于反渗透膜及其制备技术领域，具体涉及一种高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法。

背景技术

膜污染被公认为是反渗透膜领域中的一大技术难题。膜污染指的是原料液中的无机离子、胶体、有机物、微生物等与膜表面发生物理或化学作用，从而导致膜水通量降低，分离性能下降，使用寿命缩短的不可逆变化现象。

目前反渗透膜的抗污染改性研究主要放在如何制备抗粘附型反渗透膜和针对微生物污染的杀菌型反渗透膜方面。其中抗粘附型反渗透膜的制备技术主要分为两类：表面涂覆法和膜表面化学接枝法，即通过在反渗透膜表面涂覆或接枝亲水性物质或两性离子聚合物来达到抵抗污染物粘附的目的。例如，D.Rana等报道了关于亲水性物质在反渗透膜中的广泛应用(D.Rana and T.Matsuura,Surface Modifications for AntifoulingMembranes,Chem.Rev.2010,110,2448–2471)。具体来说是通过在反渗透膜表面引入亲水性物质，有效的降低了膜表面与憎水性污染物间的相互作用，从而增强了反渗透膜的抗污染性能。

而在对反渗透膜的接枝改性过程中，都希望在达到改性效果的同时尽量降低改性成本并简化改性步骤，但现有的接枝改性方法因普遍采用大分子聚合物接枝，因此制备步骤都较为繁琐、反应活性较难控制、改性过程中易对反渗透膜的材质有所损伤，从而导致了所制备的改性反渗透膜成本较高并且分离性能下降。例如，将亲水性聚乙二醇派生物通过置换反应接枝到反渗透膜表面(Desalination 275(2011)252–259)，或是在反渗透膜表面接枝亲水性聚磺酸甜菜碱(Desalination 369(2015)37–45)用来提高反渗透膜的抗污染性能，这两种方法均会造成反渗透膜的水通量大幅度下降，且改性的步骤也较为繁琐。又如Benny D.Freeman等人通过在反渗透膜表面引入聚乙二醇二缩水甘油醚进行抗污染改性(Journal of Membrane Science 367(2011)273–287)，但该方法不仅会使膜通量下降，并且在改性过程中因需要加压的工艺步骤，故而造成了成本的增加。也就是说，以上利用亲水性聚合物接枝改性的方法，虽然可以提高反渗透膜的抗污染性能，但由于接枝聚合物本身庞大的体积，会在反渗透膜分离过程中造成较大的压力降，而压力的降低会使得渗透膜的水通量明显下降，最终导致运行成本大幅增加。因此，制备出价格低廉、分离性能好、抗污染性能强、水通量高且易于清洗的改性反渗透膜显得尤为重要。

发明内容

针对上述背景技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种用亲水性小分子接枝改性的高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，该复合反渗透膜具有良好的分离性能、抗污染性能和水通量高、易于清洗等特点，制备方法也简单，易于操作。

本发明的目的是通过下述技术方案加以实现的：

一种高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜，该反渗透膜是由芳香族聚酰胺复合反渗透膜和其表面活性酰氯基团与端氨基多羟基化合物中的氨基反应脱水缩合的亲水层构成，其水通量较初始芳香族聚酰胺复合反渗透膜提高了13-30％，且该反渗透膜在第一次牛血清白蛋白污染清洗后水通量恢复率为初始未污染膜水通量的88.5-92.4％；在第一次十二烷基三甲基溴化铵污染清洗后水通量恢复率为初始未污染膜水通量的90.3-93.5％。

所述端氨基多羟基化合物的结构通式如下：