[发明专利]高水通量磺化聚醚砜-聚酰胺复合膜及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高水通量磺化聚醚砜‑聚酰胺复合膜及其制备方法。本发明利用界面聚合的方法成功制备了高水通量的TMC/MPDA/SPES‑NH2反渗透复合膜，通过在复合膜活性层中引入强亲水性的磺酸基和全刚性主链的Cardo型聚醚砜，并对成膜工艺进行优化，使所制备的复合膜在保持较高盐截留率情况下，水通量得到了大幅度的提高。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种高水通量磺化聚醚砜-聚酰胺复合膜及其制备方法。

背景技术

在各种分离技术当中，反渗透技术以其无相变、低能耗；高效率、高可靠性；易操作、维护；低成本等优点，被广泛应用于海水和苦咸水淡化及软化、饮用水和医用纯水制备、超纯水制备、工业和生活污水处理等方面。反渗透膜是反渗透技术的核心部件，因此也得以快速的发展，包括膜材料的开发和制膜工艺的探索。相对于不对称反渗透膜而言，反渗透复合膜以其更好的分离性能和耐溶胀性能、结构可控易控、膜材料丰富等优点，逐渐成为人们研究的热点和重点。反渗透复合膜是由多孔支撑层以及在支撑层上通过界面聚合技术生成的超薄、致密的分离活性层两部分组成。其中，多孔支撑层主要起支持作用，到目前为止最适合作反渗透复合膜支撑层的是由双酚A型聚砜(PSF)材料通过L-S法制备得到的多孔底膜；而致密的复合层是复合膜最关键的部分，它对膜的分离性能起着决定性的作用，因此，复合层膜材料的开发显得尤为重要。

到目前为止，性能优异的表面活性层材料通常是一些线性或交联聚合物，有的已被成功开发用于反渗透技术，主要包括：磺化聚苯醚(SPPO)、聚酰胺、聚脲、聚脲酰胺和聚醚酰胺等薄膜复合层(TFC)材料。其中，芳香聚酰胺反渗透复合膜的发展已成为整个膜科学技术领域的突破口和焦点。但是，反渗透复合膜水通量低的问题在一定程度上限制了其广泛应用和发展。为了提高复合膜的水通量，已经有大量的相关工作在进行，主要有以下三个方面：

1、设计、合成新的膜材料用于制备反渗透复合膜；

2、适当的改变制膜工艺；

3、通过对复合膜活性层材料进行物理和化学修饰。

活性层的化学修饰是最普遍的做法，主要通过引入亲水性基团，比如磺酸基和羧酸基，或者引入各种各样含柔性主链或者大侧基的聚合物，例如，在交联聚酰胺体系中引入聚乙烯醇、聚乙烯苯酚和聚乙烯苯胺(PAS)及其共聚物等含羟基、胺基亲水基团的聚合物，比如在活性层引入聚乙烯苯胺－聚乙烯醇亲水性共聚物(PmAS)，从而提高了水通量。但是在提高膜的水通量的同时，也伴随着盐截留的大幅度下降，这主要是因为聚乙烯类聚合物的柔性主链的引入不利于盐截留的提高。

CN201810378598.6提供一种高通量反渗透膜的制备方法、反渗透膜及反渗透膜制备系统，包括如下制备步骤：在支撑层上定量涂覆基膜液A，形成基膜层；在基膜层上定量涂覆聚合液B，与基膜层聚合，发生聚合反应，形成复合层，对复合层进行清洗及氧化处理。该反渗透膜水通量最大为47.31L/m².h，盐截留率为93.4％。

CN201810506390.8提供一种高通量复合反渗透膜的制备方法，包括如下步骤：将多孔支撑基膜与含有两个或两个以上胺基的化合物的水相溶液接触；2)将经过水相溶液浸润后的多孔支撑基膜表面多余的水相溶液除去；3)经过步骤2)处理后的多孔支撑基膜与含有两个或两个以上酰氯基的化合物的油相溶液接触；4)在经过步骤3)处理的膜片背面涂覆一定浓度的高沸点的亲水有机分子的水溶液；5)热处理制得所述复合反渗透膜。该反渗透膜水通量为20-28L/m².h，盐截留率为97％-98％。

现有技术中所制备的反渗透膜效果一般。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种高水通量磺化聚醚砜-聚酰胺复合膜及其制备方法。

本发明所采取的技术方案如下：一种高水通量磺化聚醚砜-聚酰胺复合膜的制备方法，包括以下步骤：