[发明专利]一种聚酰胺复合膜、其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种聚酰胺复合膜及其制备方法，属于膜分离领域。该复合膜包括聚合物支撑层以及聚酰胺活性层，聚酰胺活性层由多元胺水溶液与多元酰氯溶液通过超声辅助界面聚合法制备得到，无须其它步骤，极大地简化了制膜工艺。该复合膜具有高的水通量、较低的反向盐通量，解决了目前传统的聚酰胺复合膜制备过程中单体反应效率低、制备得到的聚酰胺结构的各向异性限制其应用以及现有技术制模工艺后处理繁琐等技术问题。

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和应用。

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。但是在界面聚合的过程中，由于间苯二胺在有机相溶剂中微溶，均苯三甲酰氯在水相不溶，导致两活性单体反应效率很低。另一方面，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会抑制间苯二胺向有机相的迁移，阻碍了反应的进一步进行，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。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水通量高，盐截留率高的聚酰胺薄膜复合膜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和应用，通过在界面聚合过程中引入超声场，通过优化超声工艺参数，得到了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制备过程中单体反应效率低、制备得到的聚酰胺结构的各向异性限制其应用以及现有技术制膜工艺后处理繁琐等技术问题。

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，所述复合膜包括聚合物支撑层，所述复合膜还包括位于所述聚合物支撑层表面聚酰胺活性层，所述聚酰胺活性层的主要成分为聚酰胺，所述聚酰胺活性层中聚酰胺的交联度为27.79～62.12％，氧氮比为1.289～1.634，链间间距为优选地，所述聚酰胺活性层中聚酰胺的PALS测试S值为0.43224～0.4406，自由体积半径自由体积分数 7.001％～10.945％，所述聚酰胺活性层的厚度为269.7±29.2nm～437.7±25.7nm，表面粗糙度为33.312nm～84.961nm，接触角为73.62±3.98°～ 58.4±1.29°。

优选地，所述聚酰胺活性层由多元胺水溶液与多元酰氯溶液通过界面聚合反应得到，所述界面聚合反应在超声场中进行。

优选地，所述超声场由超声波细胞破碎仪或超声波清洗器提供。超声设备为超声波清洗器时，超声场间接作用于界面聚合反应。超声设备为超声波细胞破碎仪时，超声场直接作用于界面聚合反应。

优选地，所述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。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。

优选地，所述多元胺的质量浓度为1wt％～5wt％。

优选地，所述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，所述多元酰氯的质量体积浓度为0.05％～0.5％，所述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，所述超声场的超声功率为100～600w，超声频率为20～60Hz，超声时间为15s～10min。