[发明专利]抗污染抗结垢聚酰胺复合膜、原料、制备方法及应用

说明书

一种抗污染抗结垢聚酰胺复合膜、原料、制备方法及应用，其原料包括水相溶液和有机相溶液，其中：水相溶液包括质量分数为0.5～5％的二胺单体、0.01～2％的水相添加剂和余量的水，水相溶液的总质量为100％；有机相溶液包括质量分数为0.1～0.5％的芳香族多元酰氯单体、0.01～0.2％的有机相添加剂和余量的有机溶剂，有机相溶液的总质量为100％。通过在二胺单体中添加水相添加剂，在芳香族多元酰氯单体中添加有机相添加剂，使其参加界面聚合反应的原料种类增加，形成具有多元酸基团的芳香聚酰胺活性层；赋予芳香聚酰胺活性层亲水性和荷负电性等特点，提高膜表面的抗污染性能和抗结垢性能。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，尤其涉及一种抗污染抗结垢聚酰胺复合膜、原料、制备方法及应用。

背景技术

芳香聚酰胺复合膜是一层超薄且高交联芳香聚酰胺活性层和多孔聚合物膜组成。其中，芳香聚酰胺活性层为致密脱盐层，多孔聚合物膜为支撑层。芳香聚酰胺复合膜以其优越的分离性能成为目前反渗透/纳滤膜的主流，被广泛应用于脱盐和水净化领域。商品反渗透/纳滤膜多为间苯二胺或哌嗪与均苯三甲酰氯进行界面聚合形成，容易遭受膜污染和膜结垢问题，成为制约反渗透/纳滤技术发展和应用的关键问题。

国内外研究者不遗余力开发高性能芳香聚酰胺复合反渗透/纳滤膜，通过改善膜亲水性、降低膜分离层厚度、引入功能基团或纳米粒子等方式提高反渗透/纳滤膜的水通量、抗有机污染、杀菌性能和耐氧化性能。除了有机物污染和微生物污染，水处理过程中的离子结垢也是制约芳香聚酰胺复合反渗透/纳滤膜回收率进一步提高的主要因素。进水中通常含有大量的碱土金属阳离子(Ca²⁺、Mg²⁺)、阴离子基团(CO₃^2-、SO₄^2-)以及可溶性硅酸盐。随着浓缩造成的离子浓度增加以及浓差极化现象，膜表面的无机离子富集，当浓度积超过该条件下的溶度积时，阳离子和阴离子结合形成碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢以及硅垢等。系统回收率越高，浓缩倍率越大，发生结垢的风险也越大。因此，尽管研究报道中对芳香聚酰胺复合反渗透/纳滤膜的改性研究很多，但是同时具备抗污染和抗结垢性能的芳香聚酰胺复合反渗透/纳滤膜鲜有报道。针对这一需求，本发明提供一种抗污染抗结垢聚酰胺复合膜的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种抗污染抗结垢聚酰胺复合膜、原料、制备方法及应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为达到上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种制备抗污染抗结垢聚酰胺复合膜的原料，包括水相溶液和有机相溶液，其中：

水相溶液包括质量分数为0.5～5％的二胺单体、0.01～2％的水相添加剂和余量的水，水相溶液的总质量为100％；

有机相溶液包括质量分数为0.1～0.5％的芳香族多元酰氯单体、0.01～0.2％的有机相添加剂和余量的有机溶剂，有机相溶液的总质量为100％。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种抗污染抗结垢聚酰胺复合膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：配置上述制备抗污染抗结垢聚酰胺复合膜的原料，即水相溶液和有机相溶液；

步骤2：将支撑膜与水相溶液接触，使二胺单体和水相添加剂吸附在支撑膜上，得到吸附有二胺单体和水相添加剂的支撑膜；

步骤3：将吸附有二胺单体和水相添加剂的支撑膜与有机相溶液接触，支撑膜上的二胺单体和水相添加剂与有机相溶液中的芳香族多元酰氯单体和有机相添加剂发生界面聚合反应，在支撑膜表面形成具有多元酸基团的聚酰胺活性层，得到初生态聚酰胺复合膜；

步骤4：将初生态聚酰胺复合膜经过热处理和清洗，得到抗污染抗结垢聚酰胺复合膜。