[发明专利]一种聚酰胺海水淡化复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种高性能聚酰胺海水淡化复合膜及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，全世界范围内的水资源短缺问题日益显现。海水占世界水资源总量99％以上，但由于含有大量的无机盐而无法直接使用，研究开发海水淡化技术成为解决人类水资源短缺的重要途径。目前应用于海水淡化的技术主要分为两大类：一类是热法；另一类是膜法。其中热法主要是多级闪急蒸馏(MSF)和低温多效蒸馏(LT-MED)，这两种蒸馏方法能耗较高，已经逐步地丧失了经济效益；而膜法中的海水淡化反渗透法(SWRO)由于其耗能低、出水水质高、设备投资省、建设周期短、占地面积小、运行成本低等优点，越来越受到人们的重视，市场占有率增速迅猛。

早在1953年，美国佛罗里达大学C.E.Reid教授发现醋酸纤维素(CA)有良好半透性，并首次提出反渗透膜技术海水淡化。上世纪60年代由Riley和Cadoffe等开发的全新复合型反渗透膜的制膜工艺加快了反渗透膜在海水淡化领域的推广，反渗透海水淡化技术自上世纪70年代进入海水淡化市场后蓬勃发展，到2013年已占世界淡化水总量的50％左右，而全球占80％的海水淡化装置使用反渗透海水淡化技术。我国的海水淡化技术研究始于20世纪70年代，但起步早发展慢，2001～2003年，我国开展了膜技术的国产化行动，国家对膜材料研究与产业化的大力支持使得反渗透膜海水淡化技术得到快速的发展，但是与国际先进的反渗透技术相比仍存在较大差距。中国专利CN103240009A公开了一种用于海水淡化的聚酰胺反渗透膜，在32000ppm NaCl水溶液，800psi压力下脱盐率达到99.5％，水通量为18.8GFD。中国专利CN101601975A公开了一种复合反渗透膜制备方法，在均苯三甲酰氯油相溶液中混合一定量的联苯四甲酰氯以提高聚酰胺复合膜的抗压密性能，但提高不是十分明显。

因此，本领域还需要开发性能优异的海水淡化反渗透复合膜及其制备方法。

发明内容

本发明提供一种聚酰胺海水淡化复合膜，包括支撑基层和聚酰胺功能层，其中聚酰胺功能层由间苯二胺、多元胺化合物与多元酰氯化合物反应制得；所述多元胺化合物选自氮杂芳香环多元胺化合物和脂肪族多元胺化合物。

所述多元胺化合物是指化合物中的氨基(胺基)的数量为3个或以上，且每个氨基(胺基)的N原子上至少链接一个氢离子。

本发明提供的聚酰胺海水淡化复合膜通过向水相中添加多元胺化合物聚合单体，使得聚酰胺功能层的交联程度得到提高。一方面增强海水淡化膜在高渗透压下的承受能力，另一方面保证高通量的同时提高脱盐率。

在一种具体的实施方式中，所述脂肪族多元胺化合物为二乙烯三胺，所述氮杂芳香环多元胺化合物为选自三聚氰胺、嘧啶类多元胺化合物、吡啶类多元胺化合物中的一种或多种。具体地，所述嘧啶类多元胺化合物为选自2,4,6-三氨基嘧啶、2,4,5-三氨基嘧啶、4,5,6-三氨基嘧啶、2,4,5,6-四氨基嘧啶中的一种或多种，所述吡啶类多元胺化合物为选自2,3,4-三氨基吡啶、2,4,5-三氨基吡啶、2,3,5,6-四氨基吡啶中的一种或多种。本发明中，聚酰胺功能层中使用的多元胺化合物相比于脂肪族多元胺化合物来说，更优选是所述氮杂芳香环多元胺化合物，包括三聚氰胺、嘧啶类多元胺化合物和吡啶类多元胺化合物；其中，最优选的是三聚氰胺。

本发明中，所述多元酰氯化合物选自芳香族、脂肪族和脂环族的多元酰氯化合物中的一种或几种；优选均苯三甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、联苯二甲酰氯、丁三酰氯、戊三酰氯、己三酰氯、环丙烷三酰氯、环丁烷三酰氯、环戊烷三酰氯、环戊烷四酰氯、环己烷三酰氯和环己烷四酰氯中的一种或几种。所述多元酰氯化合物的用量可为常规用量。

根据本发明的内容，所述支撑基层为本技术领域内常用的支撑基层。在一个具体的实例中，所述支撑基层包括无纺布和多孔支撑层。所述多孔支撑层可通过现有技术中的方法制备。如所述多孔支撑层的制备材料可选自聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯醚、磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚醚酮、磺化聚苯醚、聚偏氟乙烯中的一种或多种。制备所述多孔支撑层的溶剂可选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中一种或几种混合物。所述制备多孔支撑层的致孔剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、1,4-二氧六环、氯化锂、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚中任意一种或者几种混合物。