[发明专利]一种大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜及其制备方法

权利要求书

1.一种大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜的制备方法，其特征在于包括：

将聚合物、荷正电单体、溶剂和引发剂混合均匀，形成混合反应体系，所述混合反应体系包含16～35wt%聚合物、2～20wt%荷正电单体、0.01～2wt%引发剂，其余部分为溶剂；加热所述混合反应体系至40～120℃并反应0.1～50h，得到制膜液，将所述制膜液施加于基体表面形成液态膜，在温度为15～100℃、相对湿度为20～100RH%的水蒸汽浴中停留0.1～100分钟，而后浸入0～80℃、1～30wt%交联剂与水组成的交联浴中，使反应生成的荷正电聚合物富集并交联在膜表面，得到具有交联互穿网络结构的荷正电聚合物基膜，其中，所述聚合物选自聚砜、聚醚砜和聚丙烯腈中的任意一种或两种以上的组合，所述荷正电单体选自甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶和丙烯酰胺中的任意一种或两种以上的组合；

通过活性自由基聚合，将荷正电聚合物接枝在介孔纳米二氧化硅表面，得到荷正电聚合物修饰的介孔纳米二氧化硅，之后均匀分散于胺类单体水溶液中，得到杂化水相溶液，所述杂化水相溶液包含0.5～30wt%荷正电聚合物修饰的介孔纳米二氧化硅和0.5～30wt%胺类单体；

使所述具有交联互穿网络结构的荷正电聚合物基膜先与所述杂化水相溶液接触，再与酰氯油相溶液接触，进行界面聚合反应，获得大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜；

所述大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜包括：

正渗透膜基膜；

至少分布于所述正渗透膜基膜表面、由荷正电聚合物形成的具有交联半互穿网络结构的修饰层；以及

至少分布于所述正渗透膜基膜表面、由荷正电聚合物修饰的介孔纳米二氧化硅形成的杂化聚酰胺分离层；

所述大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜的纯水通量为19~57 L m^-2 h^-1，对氯化钠的截留率为75~99%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺和丙酮中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化二苯甲酰中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂选自戊二醛、苹果酸、山梨醇和甘油中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述基体为无纺布。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述活性自由基聚合选自原子转移自由基聚合和/或可逆加成-断裂链转移聚合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述介孔纳米二氧化硅的直径为5～70nm，孔径为1～10nm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述荷正电聚合物由所述荷正电单体聚合形成，所述荷正电聚合物选自聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯、聚甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、聚4-乙烯基吡啶、聚2-乙烯基吡啶和聚丙烯酰胺中的任意一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述胺类单体选自间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、哌嗪和乙二胺中的任意一种或两种以上的组合。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：将所述具有交联互穿网络结构的荷正电聚合物基膜先浸润于所述杂化水相溶液中0.2～20min后取出，再浸润于酰氯油相溶液中0.5～18min后取出，而后于25～130℃下热处理1～30min，得到大通量荷正电聚酰胺杂化正渗透膜。

11.根据权利要求1或10所述的制备方法，其特征在于：所述酰氯油相溶液包含0.2~20wt%酰氯单体和有机溶剂。