[发明专利]一种高通量聚酰胺反渗透复合膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子分离膜，具体是指一种新型高通量聚酰胺反渗透复合膜。

技术背景

反渗透技术是一种高效、节能的绿色分离技术，具有设备简单、操作条件温和、处理量大、分离效率高等突出特点，已在海水和苦咸水淡化、废水处理与资源化、生物制品分离、环境工程、食品、医药等领域得到广泛应用，并已取得了很好的经济和社会效益；近年来，随着全球水资源短缺日益严重、水污染日益加重，反渗透技术在海水淡化和水回用领域得到了更广泛的应用和重视。反渗透技术的核心是反渗透膜，不对称反渗透膜和反渗透复合膜是目前已商业化应用两类高性能反渗透膜，而反渗透复合膜则是目前反渗透膜领域的主流产品。

反渗透复合膜是将一层超薄功能层沉积到孔径适当的微孔支撑膜表面，沉积方式主要有表面涂覆，界面缩聚和就地聚合等。复合膜比不对称膜有许多优点：它可以使每层通过优化达到最佳性能。超薄功能层可以优化到理想的选择透过性，支撑膜可以达到最佳的强度和耐压密性。另外，复合膜可以使难以形成不对称膜的材料形成超薄膜，如由于溶剂限制及交联型聚合物都可以通过就地聚合或界面缩聚而成复合膜。

Cadotte等在1981年的US Patent 4,277,344中，采用界面缩聚工艺在聚砜多孔支撑膜上复合一层芳香聚酰胺薄膜制备反渗透复合膜。该膜是先将聚砜多孔支撑膜浸入到含间苯二胺的水溶液中一定时间，取出挤干后，再在支撑膜表面覆盖上均苯三甲酰氯溶液，反应一段时间后，在一定温度下进行热处理，最后经漂洗和后处理得到最终产品。该类反渗透复合膜的超薄脱盐层主要为交联的芳香聚酰胺，其化学结构式可表述为：

Uemura等在1988年的US Patent 4,761,234中，采用界面缩聚工艺，通过均苯三胺与间苯二甲酰氯之间的界面聚合，在多孔聚砜支撑膜上反应复合一层芳香聚酰胺薄膜，制备反渗透复合膜，膜脱盐率大于99.0％，但其所用的均苯三胺难以获得。该类反渗透复合膜的超薄脱盐层中的芳香聚酰胺的化学结构式可表述为：

Tomaschke等在US Patent 4,872,984和US Patent 4,948,507中，采用界面聚合工艺，以均苯三甲酰氯与间苯二甲酰氯混合物作为多元酰氯，与间苯二胺在聚砜多孔支撑膜上反应复合一层芳香聚酰胺脱盐层。由于加入了间苯二甲酰氯，提高了反渗透复合膜的通量。其复合超薄功能层中芳香聚酰胺的化学结构式可表述为：

Sundet等在US Patent 4,529,646中，采用界面缩聚工艺，通过间苯二胺和1，3，5-环己烷三甲酰氯之间的界面缩聚，在多孔聚砜支撑膜上反应复合一层芳族-脂族混合聚酰胺脱盐层，制备高通量反渗透复合膜。该类反渗透复合膜的超薄脱盐层中的芳族-脂族混合聚酰胺的化学结构式可表述为：

US Patent 5,641,09采用界面缩聚工艺，通过含异丙醇的间苯二胺水溶液与均苯三甲酰氯胺之间的界面聚合，在多孔聚砜支撑膜上反应复合一层芳香聚酰胺薄膜，制备高通量反渗透复合膜。所述的异丙醇的含量为10～40wt％。

Li等在US Patent 6,162,358中，采用界面缩聚工艺，通过含一元酚的间苯二胺水溶液与均苯三甲酰氯胺之间的界面聚合，在多孔聚砜支撑膜上反应复合一层芳香聚酰胺薄膜，制备高通量反渗透复合膜。所采用的一元酚微苯酚，或间氟苯酚，或邻甲苯酚，或邻甲氧基苯酚。

综上所述，采用界面聚合工艺，通过调节多元胺的水溶液的组成或多元酰氯的组成，通过芳香族多元胺与多元酰氯之间的界面聚合反应，可有效提高聚酰胺反渗透复合膜的通量。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，提供一种原料易得，价格低廉，脱盐率高，通量大的新型反渗透复合膜。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种高通量聚酰胺反渗透复合膜，其特征在于多孔支撑膜上，通过芳香族多元胺和脂肪族大分子多元胺的水溶液与芳香族多元酰氯溶液之间的界面缩聚，复合有一层聚酰胺超薄功能层，其化学结构式可表述为：

式中：X为-NH-CO-，或-NH-CO-NH-，或-OCO-NH-；Y对应为-COOH，或-NHCOOH，或-OH；Z为-H，或-Cl，或-NO₂，或-CH₃。

作为优选，所述的芳香族多元胺至少包括间苯二胺，4-氯间苯二胺，4-硝基间苯二胺、2，4-二氨基甲苯中的一个。

作为优选，所述的脂肪族大分子多元胺为聚乙烯胺，其化学结构式如下：