[发明专利]一种提高聚丙烯腈正渗透膜耐氯性能的改性方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种提高聚丙烯腈正渗透膜耐氯性能的改性方法。包括：将聚丙烯腈溶解在有机溶剂N‑甲基吡咯烷酮中，加入致孔剂，待完全溶解后放入超声波清洗机中进行脱气处理，去除搅拌过程中产生的气体，形成铸膜液；将铸膜液倒在玻璃板上，用涂膜器进行刮膜，然后将其立即投入去离子水凝固浴中，通过浸没‑沉淀相转化法得到聚丙烯腈支撑膜；通过界面聚法制备聚酰胺功能层，然后用正己烷清洗，去除表面未反应的1,3,5‑均苯三甲基酰氯，即得到环己胺改性的聚丙烯腈正渗透膜。本发明在保证聚丙烯腈正渗透膜通量的前提下，大幅度提高膜的耐氯性能。

技术领域

本发明属水处理技术领域，具体涉及一种提高聚丙烯腈正渗透膜耐氯性能的改性方法。

背景技术

目前，淡水资源的短缺已经成为制约人类社会发展的重大问题。反渗透(RO)技术作为一种传统的压力驱动分离技术，在苦咸水脱盐和纯水制备中得到了广泛的应用。但RO能耗过高，在能源紧缺地区应用具有一定的局限性。相比之下，正向渗透(Forwardosmosis,FO)技术因其能耗低、污垢倾向低、稳定性高等优点而受到关注，特别是在苦咸水脱盐领域，FO已经成为最具研究价值和潜力的技术之一。

FO膜通常由两层组成：无纺布支撑层(厚度为100-500μm)和功能层。致密的功能层主要是由间苯二胺(MPD)和均苯三甲基酰氯(TMC)通过界面聚合(IP)构成的聚酰胺(PA)结构，负责调控膜的分离性能。据研究PA层在与用于消毒和抑制微生物的氧化剂(特别是NaClO)接触时，其分离性能会显著下降。Cl主要通过N-氯化反应对初始的酰胺N位点进行攻击，导致其直接水解或发生Orton重排反应。活性氯对于聚酰胺功能层的破坏致使膜失去了对盐的截留功能。

在过去的几十年里，人们主要通过化学接枝或是表面涂覆的方法来提升聚酰胺正渗透膜的耐氯性能。其中一些脂环族和脂肪族的化合物已经应用到聚酰胺膜的改性中，经研究证明，两种化合物均可显著提高聚酰胺膜的耐氯性能。但无论是哪种改性方法，改性物质的加入都会增加膜表面的传质阻力，引起膜通量的降低。因此，在研发提升正渗透膜的耐氯性能的改性方法时，还应注意对于通量的控制。

发明内容

为了克服现有改性物质的加入增加膜表面的传质阻力，引起膜通量降低的不足，本发明提供一种提高聚丙烯腈正渗透膜耐氯性能的改性方法，包括以下步骤：

S1.将预定量的聚丙烯腈溶解在有机溶剂中，搅拌均匀，得到聚丙烯腈溶液；

S2.将致孔剂加入步骤S1中的聚丙烯腈溶液中，待完全溶解后放入超声波清洗机中进行脱气处理，去除搅拌过程中产生的气体，形成铸膜液；

S3.将步骤S2中铸膜液倒在玻璃板上，用涂膜器进行刮膜，然后将其立即投入去离子水凝固浴中，通过浸没-沉淀相转化法得到聚丙烯腈支撑膜；

S4.通过界面聚法制备聚酰胺功能层，将环己胺和间苯二胺溶解在水中，形成胺溶液，将步骤S3中聚丙烯腈支撑膜放入胺溶液中浸泡5min，去除膜表面多余的胺溶液后，立即浸入1,3,5-均苯三甲基酰氯溶液中，反应3min，生成聚酰胺功能层，然后用正己烷清洗，去除表面未反应的1,3,5-均苯三甲基酰氯，即得到环己胺改性的聚丙烯腈正渗透膜。

进一步的，步骤S1中聚丙烯腈质量分数为16％-18％，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基甲酰胺，搅拌温度为60℃。

进一步的，步骤S2中，聚丙烯腈溶液中致孔剂的质量分数为0.5％-1.0％，致孔剂为氯化锂或氯化锌。

进一步的，步骤S3中，刮膜的厚度为30-100μm。

进一步的，步骤S4中，胺溶液中环己胺的质量分数为0.2％-1.2％，间苯二胺的质量分数为4.5％-5.0％，1,3,5-均苯三甲基酰氯溶液以正己烷作为溶剂，1,3,5-均苯三甲基酰氯质量分数为0.5％-0.8％。