[发明专利]一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法及所得反渗透膜

说明书

本发明公开一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，在聚砜支撑层上设置柔性链交联的碳量子纳米多孔层作为界面聚合调控层，最后再制作功能层。本发明中界面聚合调控层由柔性链交联剂将氨基化的碳量子交联固定形成，能对界面聚合过程进行调控并在成膜后作为有效水通道；在后续界面聚合过程中，该层吸附的间苯二胺单体溶液与氨基化碳量子点形成氢键，同时柔性链段的收缩‑伸展作用对间苯二胺单体的扩散传输起调控作用，最终使形成的芳香聚酰胺层超薄且致密，膜材料的水通量和脱盐率同时提高。本发明还公开一种聚酰胺复合反渗透膜，采用上述制备方法获得，膜材料具有结构精简、水通量大和脱盐率高的特性，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，特别是涉及一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法及所得反渗透膜。

背景技术

膜的过滤是固液分离技术，它是以膜孔把水滤过，将水中杂质截留，而没有化学变化，处理简易的技术。

反渗透技术具有高效率、低能耗、高选择性等特性，已被广泛应用于海水淡化、分离浓缩、饮用水净化、废水处理及资源化等领域。聚酰胺复合反渗透膜具有脱盐率较高，通量大，化学稳定性优良，pH范围宽，操作压力低等特点，是目前主流的反渗透膜产品。现有聚酰胺复合反渗透膜受Trade-off平衡限制，即提高膜的脱盐率时会降低其水通量，提高膜的水通量时会降低其脱盐率，其综合性能的进一步提升受到限制。

普通的反渗透膜一般由支撑层1（多孔的聚砜层）和设置在支撑层上的聚酰胺功能层2，多孔聚砜层由于孔隙率低且结构固定，制备聚酰胺层时界面聚合反应较慢，形成的聚酰胺层疏松且厚，其水通量和脱盐率都较低；另外，因聚酰胺功能层直接与多孔的聚砜层连接，详见图1，膜过滤时水透过聚酰胺层后需要汇集在聚砜的孔道中才能有效透过膜材料，水渗透的阻力较大、通道较长，因此膜材料的水通量较小。

在此基础上，改进后的膜能一定程度上提高产水量，如下：

CN1257747A提供一种反渗透复合膜内界面表面活性剂吸附改性方法，可以较大幅度地提高膜材料的截盐率和产水率。

CN101804304A公开一种反渗透膜表面改性的方法，利用离子液体对反渗透膜的聚酰胺致密层进行物理溶解“切薄”，减小了聚酰胺层的厚度，降低了脱盐层的渗透阻力，从而达到增加产水量的目的。

上述方法存在成本高、工艺复杂、性能提升有限等缺陷。

因此，开发一种易于工业化生产且具有大产水量的膜具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，在聚砜支撑层上设置柔性链交联的碳量子纳米多孔层作为界面聚合调控层，最后再制作功能层。本发明中界面聚合调控层由柔性链交联剂将氨基化的碳量子交联固定形成，能对界面聚合过程进行调控并在成膜后作为有效水通道；在后续界面聚合过程中，该层吸附的间苯二胺单体溶液与氨基化碳量子点形成氢键，同时柔性链段的收缩-伸展作用对间苯二胺单体的扩散传输起调控作用，最终使形成的芳香聚酰胺层超薄且致密，膜材料的水通量和脱盐率同时提高。具体技术方案如下：

一种聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制作聚砜支撑层；

步骤二、在聚砜支撑层上通过化学交联反应制作柔性链交联的碳量子纳米多孔层作为界面聚合调控层，具体包括：

步骤2.1、将聚砜支撑层与含有质量浓度为0.5-10%的柔性链交联剂水溶液接触5-60秒，得到含有柔性链交联剂水溶液的支撑层；

步骤2.2、将含有柔性链交联剂水溶液的聚砜支撑层与含有质量浓度为0.5-5%的氨基化碳量子点的水溶液接触5-120秒；

步骤2.3、在40℃-100℃温度下进行热处理得到柔性链交联的碳量子纳米多孔层；所述柔性链交联的碳量子纳米多孔层的厚度为50-200纳米；