[发明专利]一种耐生物污染反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐生物污染反渗透膜及其制备方法和该反渗透膜在水处理过程中的应用。所述反渗透膜包括支撑层、增强层和聚酰胺分离层，所述支撑层为聚合物多孔膜，所述支撑层的一个表面附着在增强层上，所述支撑层的另一个表面与聚酰胺分离层的一个表面贴合，所述聚酰胺分离层的另一个表面为含有磺酸银和/或磷酸银基团的表面改性层。由于磺酸银和/或磷酸银基团的引入，提高了膜的亲水性，增大了水通量，且由于膜中银离子会缓慢地在水中溶解，从而起到长期的杀菌作用，提高了膜的耐生物污染能力，延长了膜的使用寿命。

技术领域

本发明涉及分离膜领域，具体地说，是涉及一种耐生物污染反渗透膜、该反渗透膜的制备方法以及该膜在水处理过程中的应用。

背景技术

纳滤及反渗透是目前使用最为广泛的，靠压力驱动来实现分离的水处理技术。纳滤膜的孔径范围在几纳米左右，对单价离子和分子量小于200的有机物的脱除较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高的脱除率，可广泛地用于水软化、饮用水净化、改善水质、油水分离、废水处理及回用、海水软化以及染料、抗生素、多肽、多糖等化工制品的分级、纯化和浓缩等领域。相比纳滤膜，反渗透膜的孔径更小，对一价离子具有很好的脱出率，主要应用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离过程中。

膜材料是膜技术的核心。已经商品化的复合纳滤膜及反渗透膜，其分离层材料大多是芳香聚酰胺。芳香聚酰胺具有脱盐率高、透水性好、化学稳定性优良以及操作压力低等优点。但是，目前所使用的复合膜均不具备抗菌或杀菌能力，这就要求在实际运行过程中，定期对膜进行杀菌处理，使用专用药剂进行清洗。杀菌剂的使用不仅提高了膜的使用成本，还会导致膜的性能下降，从而降低其使用寿命。

目前，为了提高纳滤或反渗透膜的耐生物污染能力，往往向功能层中或表面引入抗菌无机纳米粒子或者具有抑菌性能的高分子材料。CN102527252A公开了在聚酰胺复合膜表面涂覆一层丝胶蛋白高分子，经交联后得到抗菌性能良好的反渗透膜材料。CN108057348A公开了利用RAFT活性聚合的方法在聚酰胺分离层表面接枝了具有杀菌性能的季铵盐类功能层。Ag纳米粒子具有广谱杀菌性能，很多文献及专利报道了纳米银修饰纳滤或者反渗透膜，从而提高膜的抗生物污染性。CN101874989A(时代沃顿科技有限公司)公开了在已经通过界面聚合制备完成的反渗透膜表面，再涂覆一层含有纳米银以及间苯二胺的水相，膜表面再次交联从而将银纳米粒子固定在膜表面。Elimelech课题组将聚酰胺复合反渗透膜浸入含有AgNO₃的水溶液中，排液后，再浸入含有NaBH₄的水溶液中，利用原位反应在膜表面生成纳米银。

纳米银杀菌原理是通过其溶解在水中的银离子来实现杀菌的。但是由于纳米银在膜表面的含量有限，而且其溶解在水中的银离子浓度也非常低，这就大大降低了其杀菌能力。如果将含有银离子的官能团引入到膜表面，势必会提高膜表面银离子的释放量，从而提高膜的耐生物污染能力。

发明内容

为了克服现有水处理复合膜耐生物污染性能差，本发明提供了一种截留性能优异、透水性好而且具有优异耐生物污染性的反渗透复合膜及其制备方法和该反渗透膜在水处理过程中的应用。

本发明的发明人经过深入研究发现，利用含有氨基的磺酸和/或磷酸类化合物中氨基与聚酰胺表面残余酰氯基团的反应，将磺酸基和/或磷酸基支化至聚酰胺表面；再通过AgNO₃溶液的离子交换，将磺酸银和/或磷酸银基团引入至聚酰胺表面，由于膜中银离子会缓慢地在水中溶解，从而起到长期的杀菌作用，提高了膜的耐生物污染能力，由此完成了本发明。

本发明提供了一种耐生物污染反渗透膜，包括支撑层、增强层和聚酰胺分离层，所述支撑层为聚合物多孔膜，所述支撑层的一个表面附着在增强层上，所述支撑层的另一个表面与聚酰胺分离层的一个表面贴合，所述聚酰胺分离层的另一个表面为含有磺酸银和/或磷酸银基团的表面改性层。