[发明专利]一种采用冠醚制备的聚酰胺复合膜、其制备和应用

说明书

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种用于水处理的采用冠醚制备的聚酰胺复合膜、其制备方法和应用。该复合膜包括聚合物支撑层以及聚酰胺活性层，聚酰胺活性层由含冠醚添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液反应得到，在制备过程中，含冠醚添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液发生界面聚合，制备获得本体改性的聚酰胺活性层，从而极大地简化了制膜工艺。该复合膜具有较高的水通量、较低的反向盐通量。

技术领域

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种用于水处理的采用冠醚制备的聚酰胺复合膜、其制备方法和应用。

背景技术

聚酰胺复合膜是膜分离过程中常用的一种聚合物膜，聚酰胺复合膜是通过界面聚合的方法由水相多元胺或醇(酚)和油相多元酰氯或异氰酸酯反应制备得到，在多孔支撑层表面形成一层致密的几百纳米厚的具有峰-谷粗糙形貌的超薄活性层。

传统的聚酰胺复合膜是由水相间苯二胺和油相均苯三甲酰氯反应得到的一种高交联的芳香聚酰胺结构。这种聚酰胺复合膜通常较疏水，水通量较低，且水通量与方向盐通量之间存在一种此消彼长(trade-off)的关系。另外，在界面聚合的过程中，由于间苯二胺在有机相溶剂中微溶，均苯三甲酰氯在水相不溶，导致两活性单体反应效率很低。同时，由于两种单体的高反应活性，在反应一开始便会形成一层致密的皮层会抑制间苯二胺向有机相的迁移，阻碍了反应的进一步进行，得到的聚酰胺结构具有高度各向异性，限制了通过调控聚酰胺微观结构以到达优化分离性能的目的。再者，目前的制膜工艺后处理较为烦琐，除需要采用热处理外，往往需要使用亚硫酸钠和次氯酸钠溶液进行浸泡后处理等。

因此，如何以一种简单的方法制备得到一种水通量高、反向盐通量低的复合膜，是目前面临的一个问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用冠醚添加剂制备的聚酰胺复合膜、其制备方法和应用，其目的在于通过将含冠醚添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液反应，得到了本体改性后的聚酰胺活性层，从而解决了目前传统的聚酰胺复合膜中存在的水通量不够高、反向盐通量高等的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚酰胺复合膜，所述复合膜包括聚合物支撑层，所述复合膜还包括聚酰胺活性层，所述聚酰胺活性层由含冠醚添加剂的多元胺水溶液与多元酰氯溶液发生界面反应得到。

优选地，所述冠醚添加剂与所述多元胺的质量比为(1-10)∶(1-5)，所述冠醚添加剂分子式通式为x-冠-y及其衍生物，其中x为冠醚环上的碳原子和氧原子的总数，y为冠醚环上的氧原子数。

优选地，所述冠醚添加剂为18-冠-6、12-冠-4、15-冠-5、21-冠-7、二苯并-18-冠-6、苯并-15-冠-5、30-冠-10或1-氮杂-18-冠-6中的一种或多种。

优选地，所述含冠醚添加剂的多元胺水溶液中的多元胺选自对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、对环己二胺、己二胺、聚乙烯亚胺和对二氮己环中的一种或多种。

优选地，所述多元酰氯溶液中的多元酰氯选自均苯四甲酰氯、均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯和己二酰氯中的一种或多种，所述多元酰氯的质量体积浓度为0.05％-0.75％。

优选地，所述多元酰氯溶液的溶剂选自正己烷、正庚烷、环己烷和甲苯中的一种或多种。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的聚酰胺复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚合物支撑层浸泡在所述含冠醚添加剂的多元胺水溶液中，充分浸泡后取出；所述冠醚添加剂与所述多元胺的质量比为(1-10)：(1-5)，所述冠醚添加剂分子式通式为x-冠-y及其衍生物，其中x为冠醚环上的碳原子和氧原子的总数，y为冠醚环上的氧原子数；所述含冠醚添加剂的多元胺水溶液中的多元胺选自对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、对环己二胺、己二胺、聚乙烯亚胺和对二氮己环中的一种或多种；