[发明专利]采用无机盐添加剂制备的聚酰胺复合膜、其制备和应用

说明书

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种用于水处理的采用无机盐添加剂制备的聚酰胺复合膜、其制备方法和应用。该复合膜包括聚合物支撑层以及聚酰胺活性层，聚酰胺活性层由含无机盐添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液反应得到，在制备过程中，含无机盐添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液发生界面聚合，制备获得本体改性的聚酰胺活性层，从而极大地简化了制膜工艺。该复合膜具有较高的水通量、较低的反向盐通量、较好的抗污染性能。

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采用无机盐添加剂制备的聚酰胺复合膜、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，这种聚酰胺层内存在两种自由体积孔穴：骨架孔(network pore)和聚集孔(aggregate pore)。通常骨架孔的孔半径在之间，而聚集孔的孔半径在之间，而水分子的半径为NaCl的水合半径为水分子通常可以从骨架孔和聚集孔中通过，NaCl只可能从聚集孔中通过，所以，膜的水通量由两种孔共同决定，而膜的反向盐通量(或盐截留率)只由聚集孔决定，膜分离性能的优劣，聚集孔的大小起着决定性的作用。

而传统界面聚合制备得到聚酰胺层内的聚集孔无归(聚集孔大小分布不均一)随机形成，聚集孔孔径分布较宽，其孔半径大于的部分可以供NaCl自由通过，导致反向盐通量较大。另外，这种芳香结构的聚酰胺层相对疏水，且表面粗糙，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，聚酰胺层厚度小、自由体积大且聚集孔均匀分布的薄膜复合膜来实现高的水通量、低的反向盐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

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种聚酰胺薄膜复合膜及其制备方法，通过将含无机盐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水通量不够高、反向盐通量高、抗污染性能差等的技术问题。

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，所述复合膜还包括聚酰胺活性层，所述聚酰胺活性层由含无机盐添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液发生界面反应得到；所述无机盐添加剂不能与所述多元胺的单体发生沉淀反应生成氢氧化物沉淀，且所述无机盐添加剂在所述界面反应过程中进入所述聚酰胺活性层，起到占位和模板作用，该无机盐添加剂被洗脱后在所述聚酰胺活性层内部原位形成空腔结构，该空腔结构的体积直接影响所述聚酰胺复合膜的自由体积半径大小，通过调整所述无机盐添加剂的分子半径大小调整所述聚酰胺活性层的自由体积半径，以形成具有不同自由体积半径大小的聚酰胺复合膜。

优选地，所述含无机盐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；所述无机盐添加剂为酸式盐、碱式盐或中性盐中的一种。

优选地，所述碱式盐选自NaHCO₃、Na₂CO₃、NH₄HCO₃、(NH₄)₂CO₃、KHCO₃和K₂CO₃。

优选地，所述酸式盐为NaHSO₃。