[发明专利]基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。该方法首选采用生物多聚物污染基膜得到基膜与生物多聚物污染层的复合体；然后将复合体置于多胺单体溶于水形成的第一溶液中浸润后取出，去除复合体表面多余液滴；再将上步处理后的复合体浸入酰氯单体溶于正己烷形成的第二溶液中进行界面聚合使复合体表面形成一截留层，反应完成后取出晾干，再经热处理得目标分离膜。本发明创新性地将生物多聚物污染利用为一种对基膜的改性手段，对界面聚合形成聚酰胺截留层起积极正面的调控作用，显著提升了所制聚酰胺分离膜的过水与截留性能，为解决污染/报废低压膜回收使用难题提供了有效手段。

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺复合分离膜及其制备方法，具体涉及一种基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

膜分离技术在海水淡化、污水处理与回用、化工分离等方面应用广泛，且全球对膜分离技术的使用需求仍在日益增长。膜分离技术所面临的主要问题之一是膜污染。膜污染会导致膜的水通量下降，操作能耗上升，虽在适当清洗过后通量能一定程度上恢复，但由于膜污染中不可逆或不可恢复污染部分的存在，使膜组件在一定清洗周期后通量难以恢复至理想水平，导致膜材料的报废。现市场上的膜材料绝大部分是基于石化工业生产的聚合物，因其材料特性，其处理处置过程一般是焚烧或填埋，对环境造成很大负担。

膜材料的回收利用是解决膜材料处理处置的绿色途径。目前，已有科学家开发出将污染/报废的高压膜(纳滤/反渗透膜)经物理化学法处理后，“降级”为相应膜材料使用(如反渗透降为纳滤、纳滤降为超滤)的技术。然而，如何将污染/因污染报废的低压膜(微滤、超滤)制备“升级”成高压膜材料使用，在业界仍属空白。

低压膜污染的主要贡献者之一为生物多聚物。例如，在常见地表水的低压膜过滤中，水体中的多糖、蛋白、腐殖酸是主要污染物；在水处理常使用的膜生物反应器中，微生物所分泌的胞外多聚物是主要污染物；在化工分离、纯化中，料液内的多糖或蛋白等目标分离物亦会成为主要污染物。值得注意的是，低压膜(微滤、超滤)一般也是界面聚合法制备高压膜的基膜。因此，针对污染/报废低压膜材料回用难题，以生物多聚物为典型膜污染物质，开发制备基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺分离膜具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜及其制备方法，本发明方法首先采用生物多聚物污染基膜得到基膜与污染层的复合体，然后通过界面聚合在复合体表面生成聚酰胺截留层，本发明创新性地将生物多聚物污染利用为一种对基膜的改性手段，并通过改善界面聚合反应条件，制备出了基于生物多聚物污染基膜的高通量和高截留率的聚酰胺复合分离膜，打通了低压膜与高压膜之间的绿色循环利用链，为解决污染/报废低压膜循环使用难题提供了有效手段。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用生物多聚物污染基膜，得到基膜与生物多聚物污染层的复合体；

(2)将多胺单体溶于水中形成第一溶液，再将步骤(1)得到的复合体置于第一溶液中浸润后取出，去除复合体表面多余液滴；

(3)将酰氯单体溶于正己烷中形成第二溶液，再将经步骤(2)处理后的复合体浸入第二溶液中进行界面聚合反应，使复合体表面形成一截留层，反应完成后取出晾干，再经热处理，得目标聚酰胺复合分离膜。

优选地，步骤(2)中所述多胺单体为哌嗪、间苯二胺、对苯二胺中的至少一种，所述第一溶液中多胺单体的质量浓度为0.05％～1.0％。

优选地，步骤(3)中所述酰氯单体为均苯三甲酰氯和对苯二甲酰氯中的至少一种，所述第二溶液中酰氯单体的质量浓度为0.04％～0.8％。

优选地，步骤(3)中所述界面聚合反应时间为30s。