[发明专利]一种改性聚酰胺膜、含有改性聚酰胺膜的复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性聚酰胺膜、含有改性聚酰胺膜的复合膜及其制备方法，所述改性聚酰胺膜包括聚酰胺膜以及聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积层，所述聚酰胺膜内分布有羧基官能化氧化石墨烯；所述改性聚酰胺膜提供不高于2μm的膜厚度，具有良好的亲水性和稳定性，对污染物具有优良的去除效果。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，更具体地说，涉及一种改性聚酰胺膜、含有改性聚酰胺膜的复合膜，例如可用于反渗透、纳滤或超滤的复合过滤膜，以及制造它们的方法。

背景技术

在过去的十年中，薄层复合膜（TFC）被认为在可用的基于膜的水净化工艺中具有非常好的效果。TFC膜是反渗透膜和纳滤膜的主要类型，已被广泛用于淡化海水/微咸水，或去除水中的重金属和软化水。另外TFC膜在消除新兴的有机微污染物（如农药和药物活性化合物）方面显示出巨大潜力。TFN膜是一种通过界面聚合工艺制备的新型复合膜，该膜具有纳米颗粒以及集成在表面和支撑结构中的纳米复合材料。为了改善界面聚合层的特性，将纳米颗粒掺入TFC膜的聚酰胺（PA）致密层内。通常，将纳米材料掺入聚合物中可以调节膜的结构和物理化学性质，例如亲水性，电荷密度，孔隙率，化学，热和机械稳定性。通过将纳米材料结合到聚合物中，可以将独特的功能（例如抗菌和光催化特性）引入膜中。此外，由于纳米粒子与周围的聚合物基体之间的强界面相互作用，可以改善强度和模量等物理特性。

通过在聚酰胺层中添加GO，聚酰胺膜的性能可以得到很大的改善，包括水通量，过滤性能，机械强度，耐氯性等。然而，一旦活性层中GO的量达到一定值，就会出现聚集的簇，这会影响膜的性能。因此，当更高量的GO更均匀地分散在聚酰胺活性层中时，膜可具有更好的性能。比如Hu等（Hu Ruirui, Zhang Rujing, He Yijia,等. Graphene oxide-in-polymer nanofiltration membranes with enhanced permeability by interfacialpolymerization[J]. Journal of Membrane Science, 2018, 564:813-819.）通过界面聚合将GO纳米片原位嵌入到纳滤膜的分离层中，制备了以GO-聚酰胺膜为中心的高度起皱的表面和超快水输送通道。得到的超薄纳滤复合膜可兼具高通量和高盐截留率。

然而，GO材料复合膜还存在以下问题：1）GO片材亲水性高易水解，并且与相邻基底层之间的稳定性差，GO纳米片将很容易在分离过程中从基底层分离，具有丰富亲水性基团的GO片极易重新分散，因此GO材料复合膜的稳定极差；2）所制备得到的聚酰胺层的厚度过大，影响使用效果。

发明内容

1. 要解决的问题

针对上述问题，提供至少一种水渗透性、截盐性和稳定性好的改性聚酰胺膜及其制备方法；

本发明的目的之二在于：提供至少一种稳定性好、截留率大、通量大的复合过滤膜及其制备方法。

2. 技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

|1|一种改性聚酰胺膜，所述改性聚酰胺膜（以下简称PDA@PEI/CFGO-PA膜或PDA@PEI/CFGO-PA复合膜）包括聚酰胺膜以及聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积层，所述聚酰胺膜内分布有羧基官能化氧化石墨烯（以下简称CFGO）；所述改性聚酰胺膜提供不高于2μm的膜厚度。

在此说明，将具有较大的比表面积的CFGO纳米片，引入聚酰胺层，有利于增强聚酰胺层中CFGO的结构稳定性。此外，本发明研究人在研究中发现相较于单独的聚酰胺膜（PA膜），复合有聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积层（PDA-PEI膜）的PDA@PEI/CFGO-PA膜具有更小的表层厚度，说明通过聚多巴胺/聚乙烯亚胺共沉积层（PDA-PEI膜）的沉积能够实现厚度的降低。

|2|一种改性聚酰胺膜的制备方法，以多孔膜为依托载体，具体包括：