[发明专利]一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法，将耐高温高强度聚合物、溶剂和致孔剂按一定配比配制铸膜液，在真空下脱泡，在无纺布上经溶胶‑凝胶相转化成型，制备出多孔支撑层；将多孔性支撑层与含有COFs材料和至少两个反应性氨基的化合物的水相溶液接触，除去多余的溶液后，在多孔性支撑层上形成多胺聚砜支撑层，然后将此聚砜支撑层与含有至少两个反应性酰氯基多官能性酰氯化合物的油相溶液接触，形成聚酰胺层。本发明的方法制备而成的聚酰胺复合膜具有很好的耐高温和抗压密性能，可广泛应用于海水淡化、工业废水处理、石化废水处理、废水资源化、热消毒等需采用高压或高温运行的水处理复合膜处理装置。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法。

背景技术

纳滤膜和反渗透膜等水处理复合膜材料因其具有对有机小分子和无机盐具有卓越的分离性能、安全、环境友好、易操作等优点而成为水处理关键技术之一。纳滤膜和反渗透膜已经广泛应用于海水及苦咸水淡化，硬水软化、污废水处理、超纯水制备等领域。

由于制备材料性能的限制，现有的聚酰胺复合膜使用温度都不高。聚酰胺复合膜的使用温度不高于45℃，在高温条件下运行，复合膜的脱盐性能基本丧失，这限制了复合膜在高温水处理环境的应用。工业废水温度往往较高，在普通的膜法处理之前，需要先将废水温度降低，这至少带来了两个问题：第一是需投入巨大资金用于建立规模巨大的废水中转池用以降温；第二将工业废水降温需要浪费大量的能量。开发出耐高温聚酰胺膜用于工业高温废水处理可节省投资、降低能耗，同时提高产水通量。同时大多数生物、医药产品的提纯与分离，要求过滤膜能经受60℃以上的温度。为了满足各领域对聚酰胺复合膜日益增长的需求，迫切需要开发出耐高温的高性能聚酰胺复合膜。

随着国家环保政策的日益加严，一些行业如煤化工行业、化工及石化行业、冶金行业等生产废水要求零排放。原零排放工艺为：工业废水-调节池-超滤-交换树脂-膜浓缩-蒸发器；随着技术的发展近期发展了近零排放新工艺：工业废水-调节池-超滤-交换树脂-膜浓缩-高压反渗透-蒸发器。原工艺膜浓缩将工业废水TDS浓缩至6-8万即进入蒸发器，而新工艺通过高压反渗透后工业废水TDS可浓缩至12-20万，相比较原工艺，新工艺进入蒸发器的水量减少了一半，这大幅度降低了低浓盐水处理和零排放系统的投资成本以及运行成本。高压反渗透运行压力一般在8-12Mpa之间，这就需要聚酰胺膜产品具有良好的耐压能力。

目前兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜的研究较少，其技术文献几乎鲜有报道。CN 106914153 B公布了一种耐高温高通量复合反渗透膜，支撑层为含有氧化石墨烯的含氟聚芳醚酮构成，脱盐层为聚酰胺/聚酰胺酰亚胺脱盐层，该聚酰胺复合膜具备耐高温、高通水量的性能。CN 109621733 A公布了一种纳滤膜的制备方法，采用酸化的无机纳米颗粒加入到聚亚苯基砜(PPSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜、聚醚砜等聚合物溶液中，固化形成支撑层，水相溶液中添加胺化无机纳米颗粒与多元酰氯反应形成聚酰胺层脱盐层，通过该方法制备的纳滤膜具有较好的耐压性能，但由于纳滤膜功能层厚度一般仅为20-50纳米，与纳米颗粒直径相当，虽然无机纳米颗粒已经胺化，与聚酰胺层具有较好的链接，但由于无机材料与有机材料亲和性不佳，在使用过程中容易进行分离，造成脱盐层的劣化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种兼具耐高温和耐高压聚酰胺复合膜及其制备方法。本发明通过将与耐高温、高强度聚合物制备多孔支撑膜；将含有亚胺基团的COFs材料嵌入到聚酰胺层中提高水透过性，提高了聚酰胺复合膜的耐高温和耐高压性能，并使其具有高的水渗透性和高盐截留率，该材料同时具备很好的耐酸碱性能和耐氯性能。

本发明采用以下技术方案：