[发明专利]一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜的制备方法，包括：采用涂覆或浸泡的方式将链状脂肪族胺溶液包裹在多孔支撑膜上，再将包裹有所述链状脂肪族胺溶液的多孔支撑膜与脂环族酰氯溶液进行界面聚合，形成脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜。本发明由脂环族酰氯与链状脂肪族胺进行界面聚合制备的脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜，其具有优异的二价离子如Ca²⁺、Mg²⁺、SO4^2－脱除率，极佳的耐污染能力，高的水通量，可用于废水中COD的去除如染料分子、酚类分子等，亦可用于制药、食品行业中物料的分离浓缩过程，或水软化、海水淡化及苦咸水预处理、垃圾渗滤液处理等领域，具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及水处理材料制备技术领域，具体涉及一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜及其制备方法和应用。

背景技术

膜分离技术以过程集约的策略解决日益增长的水供应问题，具有使用原料少、能源消耗少、装置尺寸小、无污染的优点，被认为是有潜力的方式。常用的水处理膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；其中，纳滤膜分为两类，一类具有高选择性的纳滤膜(极高的一价/二价选择性)，简称高选择性纳滤膜；另一类用于除钙镁的水软化纳滤膜，具有极高的Ca²⁺、Mg²⁺去除率，又称“疏松”反渗透膜。高选择性纳滤膜截留分子量在200－1000之间，孔径在0.1－2nm之间；“疏松”反渗透膜由于具有优异的Ca、Mg去除率，可广泛地应用于水软化、海水淡化与苦咸水淡化的预处理等方面；总之，应用纳滤膜具有独特的优点和明显节能效果。

随着纳滤膜应用的深入，尤其是近年来零排放工艺中的分盐技术对纳滤膜的性能提出了更高要求：孔径尺度分布更加精细、形貌厚度可控、高的脱盐选择性、高通量的纳滤膜成为新的发展方向。另一方面，现有的商业化“疏松”反渗透以TMC(均苯三甲酰氯)与MPD(间苯二胺)由界面聚合制备而来，虽然具有高的Ca²⁺、Mg²⁺去除率，但膜的粗糙度往往在40－200nm，抗污染性能较差。因此，改进制膜工艺、合成新的界面聚合单体成为制备新一代纳滤膜的主要思路。

商业化的纳滤膜多以简便的界面聚合制备而来，如DOW NF系列，GE DK和DL系列，在这其中，使用的酰氯单体和胺单体的种类很关键。目前，商业化纳滤膜制备所用的酰氯单体为均苯三甲酰氯，而胺单体多为间苯二胺和哌嗪，这就大大限制了纳滤膜的种类及可能性。商业化的用于水软化的纳滤膜(疏松反渗透膜)多用均苯三甲酰氯和间苯二胺，通过加入各种添加剂，如三苯基磷、表面活性剂等，以改变界面聚合过程中与酰氯单体反应的胺的溶解－扩散速度，以控制形成的膜的交联度、厚度等，从而影响复合膜的活性层的截留率和通量。虽然均苯三甲酰氯和间苯二胺制备的纳滤膜对所有的二价盐及多价离子均可实现98％以上的截留率，但由于间苯二胺在界面聚合过程中反应速度过慢，致使制备的膜表面呈现独特的“峰谷”结构，从而使得制备的疏松反渗透膜面粗糙度极大，耐污染性差。另一方面，使用哌嗪作为水相胺分子进行界面聚合的过程中，虽然哌嗪分子在溶解－扩散过程中与均苯三甲酰氯具有高的界面反应速度，且不需要添加额外的添加剂去调控水相胺分子的溶解－扩散过程，依靠胺分子扭曲的结构可实现对制备的复合膜活性层的结构调控，但此类聚酰胺膜，其二价盐尤其是钙离子往往出现90％甚至更低的截留率，这就限制了其制备的纳滤膜在水软化领域的应用。

发明内容

为了解决现有纳滤膜分离现状与制备中存在的问题，本发明的目的是提供一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜及其制备方法和应用，以解决现有的纳滤膜通量低、二价(Ca²⁺、Mg²⁺)截留率低以及耐污染性差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜的制备方法，包括：

采用涂覆或浸泡的方式将链状脂肪族胺溶液包裹在多孔支撑膜上，再将包裹有所述链状脂肪族胺溶液的多孔支撑膜与脂环族酰氯溶液进行界面聚合，形成脂肪族聚酰胺疏松反渗透膜。

本发明的有益效果为：