[发明专利]使用添加剂的高通量芳香聚酰胺反渗透膜及制备方法

说明书

本发明涉及一种使用添加剂的高通量芳香聚酰胺反渗透膜及制备方法；利用含碳碳双键的酰胺类化合物作为水相溶液的添加剂并对其进行紫外引发聚合的芳香聚酰胺复合反渗透膜；由芳香聚酰胺层内及表面的酰胺键与该种酰胺类化合物的碳碳双键连接构成。配制含有质量分数为0.1％～1.0％的含碳碳双键的酰胺类化合物和0.1％的光引发剂2959的水相溶液反应；界面聚合反应结束之后，将初生膜进行自由基聚合反应；将辐照完毕的反渗透膜置于烘箱内热处理,将膜烘干，制得反渗透膜。制备过程简单，操作时间短，易于实施，成本较低，在保持未添加添加剂的反渗透膜的盐截留率的基础上，大幅度提高反渗透膜的水通量。

技术领域

本发明涉及一种以含碳碳双键的酰胺类化合物作为添加剂并使其紫外聚合的芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法；属于复合反渗透膜制备领域。

背景技术

在过去的几十年当中，大量的研究被投入到提高反渗透膜的分离性能、抗污染性能和耐氯性能当中，但是对在不损失盐截留率的情况下提高通量方面，却很少有人能够做到，在能源短缺问题日益严峻的今天，提高反渗透膜通量就意味着减少了能源的消耗，提高了能源利用率。因此，如何设计一种高通量且保持截留率几乎不下降的反渗透膜就变得至关重要。

目前，主流的聚酰胺反渗透膜制备方法为界面聚合法，首先在作为支撑层的聚砜膜表面均匀地铺展一层含有一定比例的间苯二胺(MPD)的水相溶液，去掉多余水相溶液后向膜面倒入以均苯三甲酰氯(TMC)为溶质的油相溶液，进行界面聚合反应，反应一段时间之后即可得到聚酰胺反渗透膜。现今提高反渗透膜通量的方式主要有两种，一种是对初生反渗透膜进行后处理，例如用各种酸、醇、氧化剂和醇胺类化合物对膜进行处理。但是这种处理方式存在着不足之处，那就是用来进行后处理的化学试剂通常都会对聚酰胺膜造成不可逆转的伤害。另一种提高反渗透膜通量的方法就是向用于界面聚合的水相或者是油相当中引入添加剂。

添加剂提高膜的通量主要通过两种方式，一是通过影响MPD向油相的扩散进而影响聚酰胺膜面的形态，二是在聚酰胺结构中构造“水通道”，为水分子的通过提供路径。B.Khorshidi等人通过向水相溶剂当中添加单羟基和多羟基的醇(乙醇、乙二醇和木糖醇)来提升聚酰胺膜的水通量(B.Khorshidi et al.Journal of Membrane Science 523(2017)336–345)。Yang Zhang等人通过向油相溶液当中添加1，3-丙磺酸内酯(PS)，来阻碍MPD在油相当中的扩散，利用PS磺酸基团中的两个氧原子通过氢键与MPD中伯氨基的氢原子连接，对MPD进行阻碍，使得MPD在水油界面的局部浓度上升，进而影响了整个界面聚合过程，与常规的界面聚合过程不同，MPD在向油相一侧扩散的过程当中受到PS带来的阻碍作用，使得MPD很难穿过界面附近区域，因此界面聚合反应结束后，形成了“多层结构”。与常规的峰谷结构不同的是，这种“多层结构”拥有更大的表面积，这就意味着水分子与膜面的接触面积增大，从而使得水通量增加(Yang Zhang,Xiaopei Miao et al.Journal ofPolymer Research January 2017,24:5)。B.H.Jeong等人通过向油相溶液当中引入NaA型沸石纳米粒子来构造水分子通道，进而达到提升纯水通量的目的，一方面，沸石纳米粒子带有具有很强电荷的基团，加入到聚酰胺分离层当中之后会使分离层表面的负电性和亲水性增强，使膜表面与水分子的结合增强，进而提升水通量。另一方面，在实验设计中，作者使用了两种不同的沸石纳米粒子，分别是“孔填充”型和“孔开放”型，顾名思义“孔开放”型沸石粒子拥有孔道结构，表征结果显示孔道直径大约在4个埃左右，且后者的渗透系数较前者要高，证明水通道的存在确实对水通量的提高有积极作用(B.-H.Jeong et al.Journal ofMembrane Science 294(2007)1–7)。上述的所提及的研究结果，虽然都能在不同程度上提升膜的通量，但是缺损失了膜的截留性能，而本发明中的方法能在大幅提升膜通量的同时提升膜的截留率，这是一般的添加剂所达不到的优势。

发明内容