[发明专利]一种高通量聚酰胺薄层复合分离膜

说明书

本发明涉及一种聚酰胺薄层复合分离膜，该分离膜包括聚砜基嵌段共聚物超滤基膜与聚酰胺致密功能层，其中聚酰胺致密功能层覆盖于聚砜基嵌段共聚物超滤基膜表面。聚砜基嵌段共聚物超滤基膜通过非溶剂诱导相转化法制得，聚酰胺致密功能层通过界面聚合法在超滤基膜表面制得，二者组合形成聚酰胺薄层复合分离膜。该分离膜渗透选择性高，具有调控效率高、便于控制、适用范围广、易于规模化的优点，为进一步拓宽反渗透、纳滤膜、正渗透膜等膜分离技术的应用领域奠定了基础。在海水淡化、气体分离、污水处理、石油化工、电子、生物、医疗、食品等领域具有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺薄层复合分离膜及其制备方法。可应用于海水淡化、污水处理、食品加工、生物制药、石油化工等领域的分离浓缩纯化过程。

背景技术

在物质分离过程中，膜分离技术凭借高效分离、操作简便、节约能源、绿色环保的优势，在能源、化工、医药、食品、石油、电子等领域发挥着重要的作用。目前常用的薄层复合分离膜材料中的功能层材料主要包括醋酸纤维素、聚酰胺等。其中，聚酰胺薄层复合膜具有较为优异的渗透性与选择筛分性，在反渗透膜、纳滤膜、正渗透膜中具有非常广泛的应用。

聚酰胺薄层复合膜的基膜不仅具有对聚酰胺致密功能层机械支撑的作用，而且对聚酰胺层的结构与性质以至于整个聚酰胺薄层复合膜的性能都有重要影响。目前，基膜材料中聚砜的应用最为广泛。然而，聚砜基膜的孔隙率偏低、表面相对疏水，限制了聚酰胺薄层复合膜渗透选择性的提升，不利于生产效率的提高。聚砜族嵌段共聚物膜具有表面亲水、孔径较大、孔隙率高等优势，有利于形成有效过滤面积高、交联度低、选择性高的疏松聚酰胺层，这种聚酰胺层结构有利于提升薄层复合分离膜的渗透性能与选择性能。而且，聚砜族嵌段共聚物膜的铸膜液溶质溶剂比例、主链中亲水性链段的比例等参数均易于调节，可以根据实际需求改变。因此，使用聚砜族嵌段共聚物膜作为薄层复合分离膜的基膜，有利于优化并调控薄层复合分离膜的渗透选择性，有效地满足工业上对提升膜性能与调控膜性能的需要。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种新型高通量聚酰胺薄层复合分离膜的制备方法，该方法使用了聚砜族嵌段共聚物膜作为薄层复合分离膜的基膜，旨在提高聚酰胺薄层复合分离膜的渗透选择性，具有调控效率高、便于控制、适用范围广、易于规模化的优点，为进一步拓宽反渗透、纳滤膜、正渗透膜等膜分离技术的应用领域奠定了基础。

本发明的技术方案如下：

一种薄层复合分离膜，其特征在于：

(a)该薄层复合分离膜包括超滤基膜和致密功能层，所述的致密功能层位于超滤基膜的上表面；

(b)所述的超滤基膜主要成分为聚砜族嵌段共聚物，聚砜族嵌段共聚物由嵌段A和嵌段B通过主链的化学键相连而形成，其中嵌段A为聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙二醇、聚丙二醇单甲醚、超支化聚甘油醚、环糊精、聚丙烯酸、聚氧丙烯、聚乙烯醇、聚丙烯醇、葡聚糖、壳聚糖等高分子材料中的一种或多种，嵌段B为聚砜、聚醚砜、聚芳醚砜、磺化聚砜、聚苯砜的一种或多种；

(c)所述的致密功能层主要成分为聚酰胺，聚酰胺包括由多元胺类与芳香族多元酰氯聚合而成的聚酰胺；

(d)所述的薄层复合分离膜可以为平板式或中空纤维式；

(e)所述的薄层复合分离膜可以被应用于反渗透、纳滤以及正渗透方向。

所述的超滤基膜，其特征在于，通过聚砜族嵌段共聚物发生非溶剂诱导相转化制备，其步骤包括：

(a)配置铸膜液并经过滤后静止脱泡处理，将铸膜液均匀涂覆在多孔材料基板上，其中多孔材料包括高分子多孔材料、金属多孔材料、无机非金属多孔材料中的一种；

(b)将表面涂有铸膜液的多孔材料基板浸没于凝固浴中，铸膜液中溶质发生相转化，在无纺布的表面固化成膜嵌入无纺布中，其中凝固浴的组成为非铸膜液溶剂，包括水、无水乙醇中的一种；