[发明专利]一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法，本发明是通过1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和N‑羟基琥珀酰亚胺催化羧基和氨基进行酰胺化反应来完成的，实现了纳米层状材料GO在聚酰胺反渗透膜上的化学接枝；聚酰胺膜表面和氧化石墨稀均含有丰富的羧基基团，利用多氨基物质作为中间连接体，通过催化接枝反应实现膜表面羧基和氧化石墨烯羧基的层层连接。GO具有很好的抗氧化性，同时酰胺化反应增大氯反应活性基团N‑H键的含量，能够大大提高聚酰胺反渗透膜的耐氯性，延长使用寿命。本发明制备的改性聚酰胺膜，通量和截留率基本不变，改性膜具有很好的抗氯性能，并且能够稳定运行。

技术领域

本发明属于复合反渗透膜改性领域，具体涉及一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺类反渗透膜是应用最为广泛的反渗透膜，广泛应用于海水淡化和苦咸水淡化等。但是目前聚酰胺类反渗透膜的耐氯性较差，在游离氯的作用下，聚酰胺反渗透膜上的交联芳香聚酰胺遵循多步氯化降解过程，造成了聚酰胺反渗透膜性能的衰减，脱盐率逐渐下降，导致膜寿命的缩减。所以聚酰胺反渗透膜的耐氯性改性是改性研究的热点之一，主要采用的方法有物理涂覆或是化学接枝形成保护层，本体掺杂具有耐氯性的物质和新材料的开发等。具有抗氧化性的纳米材料如碳纳米管与氧化石墨烯的添加均能一定程度地提高膜的耐氯性，这些抗氯性纳米材料可以使用本体掺杂，表面涂覆和化学接枝等方法介入到膜表面来起到耐氯性。

氧化石墨烯是石墨烯最常见的一种衍生物，片层薄、亲水性好、机械强度高；其表面分布着大量的极性含氧官能基团，包括羟基、酚羟基、内酯基和羧基，在水中具有良好的分散性和反应活性；氧化石墨烯的丰富的含氧官能团具有潜在的抗氧化性可以提高聚酰胺膜的抗氯性；另一方面，氧化石墨烯具有丰富到羧基基团，具有酰胺化反应活性。但是目前还没有关于将氧化石墨烯化学接枝到聚酰胺膜表面提高耐氯性的改性研究。

发明内容

本发明的目的是提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜及其制备方法。聚酰胺膜膜表面含有缩聚反应未反应的羧基基团和氧化石墨烯表面丰富的羧基基团，都可以提供与多氨基物质反应的活性位点。

本发明利用多氨基物质，通过EDC/NHS催化羧基和氨基反应的方法，将氧化石墨烯羧基和聚酰胺膜羧基相连接，实现了氧化石墨烯在聚酰胺膜上的层层接枝，大大提高聚酰胺膜的耐氯性，并且改性膜具有良好的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明通过下述技术方案加以实现：

本发明提供了一种表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜，利用多氨基化合物作为连接体，以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺为催化剂，催化芳香聚酰胺复合反渗透膜和氧化石墨烯发生酰胺化反应，实现聚酰胺复合反渗透膜表面的羧基与氧化石墨烯的羧基连接以及氧化石墨烯层间羧基的连接，制得表面化学接枝一层或多层氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜。

进一步的：所述多氨基化合物为含有两个或两个以上氨基结构的化合物。

本发明还提供了所述的表面化学接枝氧化石墨烯的改性聚酰胺反渗透膜的制备方法，它包括以下步骤：

(1)将芳香聚酰胺复合反渗透膜表面用水冲洗干净；配置浓度为0-50mmol/L的MES水溶液；

(2)芳香聚酰胺复合反渗透膜表面-COOH的活化：将EDC加入到水或者所述MES水溶液中制得EDC混合溶液；将所述EDC混合溶液与芳香聚酰胺复合反渗透膜充分接触进行反应；反应完后取出膜，再向取出膜后的溶液中加入NHS，将膜再次浸入，反应后再取出膜；

(3)量取多氨基化合物加入到步骤(2)取出膜后的溶液中，将膜浸入，在黑暗环境下反应，反应完后取出膜，用水清洗干净；