[发明专利]一种耐氧化高通量反渗透膜及其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种耐氧化高通量反渗透膜及其制备方法及应用，反渗透膜的结构包括聚砜多孔支撑层和形成于支撑层上的聚酰胺脱盐层，聚酰胺脱盐层内部掺杂有烯醇式羟基磷酸酯或其盐。所述反渗透膜的制备方法为：将间苯二胺、烯醇式羟基磷酸酯或其盐溶于水中；将聚砜多孔支撑层与上述水相溶液接触后，除去多余水相，再与均苯三甲酰氯有机相溶液接触，进行界面缩聚反应。本发明提供的反渗透膜具有高耐氧化性、高产水量等特点，可广泛应用于工业给水、废水回用等水处理领域。

技术领域

本发明涉及一种反渗透膜，尤其涉及一种高耐氧化高通量反渗透膜及其制备方法及应用，属于水处理材料技术领域。

背景技术

如今随着工业发展、人口激增，水资源日益短缺的问题越来越引起人们的重视，而膜分离尤其是反渗透膜技术由于其分离效率高、能耗低和污染少等特点，已广泛应用于海水和苦咸水淡化、废水回用等水处理领域。

目前市场上主流的商品反渗透膜是芳香聚酰胺反渗透复合膜，由Dow Filmtec公司于1981年所发明，这种反渗透膜利用间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜支撑膜表面进行界面缩聚反应形成聚酰胺脱盐层。但是，聚酰胺脱盐层对氧化性物质(如活性氯)非常敏感，这是因为其中起到分离作用的酰胺键容易受到氧化性物质的进攻而断裂，给反渗透膜带来不可逆的破坏。然而，水在预处理过程中经常会使用活性氯(次氯酸钠)进行杀菌，当这些活性氯未被100％去除时，进入反渗透膜元件内的少量活性氯，就会破坏膜中的脱盐层结构，使反渗透膜的脱盐率快速下降，导致膜运行寿命缩短，需要经常更换。因此，如何提高复合反渗透膜的耐氧化性能，是提高反渗透膜使用寿命的关键。

目前已发表的文献中提高反渗透膜的耐氧化性能的方法主要包括改进界面缩聚成膜配方和对形成的聚酰胺脱盐层进行后处理两种。在改进界面缩聚成膜配方方面，CN109126486A公开了一种通过在水相溶液中掺杂改性CNO，得到耐氧化性提高的改性芳香聚酰胺脱盐层的方法。此外，S.Konagaya等人报导了在水相溶液单体芳香环上氨基的邻位引入-CH₃来提高聚酰胺反渗透膜的耐氯性的方法(New reverse osmosis membranematerials with higher resistance to chlorine[J]，Konagaya S,Kuzumoto H,Watanabe O，J.Appl.Polym.Sci.2000,75:1357-1364)。在对聚酰胺脱盐层层进行后处理方面，CN109603587A公开了通过用含硫化合物溶液对聚酰胺复合反渗透膜的聚酰胺层进行浸泡处理，来提高复合反渗透膜的耐氯性能的方法。另外，CN 108176246A则公开了一系列通过在聚酰胺反渗透膜表面接枝氧化石墨烯来提高反渗透膜的耐氧化和抗生物污染性能的方法。虽然上述方法提出了一些提高反渗透膜耐氧化性能的方案，但大多数方案对膜性能造成了不利的影响，尤其是水通量出现下降趋势，另外现有技术对于耐氯性能的提升仍有待进一步的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐氧化高通量反渗透膜，该膜的聚酰胺脱盐层内部掺杂有烯醇式羟基磷酸酯或其盐，该成分的烯醇基团可与均苯三甲酰氯的酰氯基团反应，提高缩聚反应初期聚酰胺低聚体的分子量和反应后期交联聚酰胺的分子量，进而增加聚酰胺层的交联度和耐受性能；该成分在参与界面聚合反应后，可以使形成的聚酰胺低聚体带有大量羟基，增加脱盐层的亲水性，从而增大反渗透膜的水通量；特别地，该成分中磷酸酯基团的存在有助于增加界面聚合期间参与反应的均苯三甲酰氯单体的量从而改变交联聚合物的结构，增加膜的粗糙度，进而提升水通量；更重要地，该成分在参与界面聚合反应后，所形成的聚酰胺结构保留了其抗氧化活性基团烯醇式羟基，当所制备的反渗透膜在受到氧化性物质攻击后，抗氧化活性基团可优先与其反应从而对聚酰胺层的主体结构酰胺键加以保护，提升聚酰胺脱盐层的抗氧化性。本发明还用于提供一种耐氧化高通量反渗透膜的制备方法，通过该方法制备的反渗透膜可提高反渗透膜脱盐层的聚酰胺分子量和亲水性，抑制聚酰胺链段在接触氧化性物质后的水解反应，进而提高其耐氧化性能。本发明还用于提供一种耐氧化高通量反渗透膜在水处理组件、装置和/或方法中的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：