[发明专利]一种抗污染和抗氧化聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法

说明书

本发明属于水处理膜技术领域，具体为一种抗污染和抗氧化聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，该聚酰胺复合反渗透膜包括多孔超滤膜支撑层和芳香聚酰胺层，芳香聚酰胺层覆盖在多孔超滤膜支撑层上；在芳香聚酰胺层上覆盖多肽类化合物功能层，且多肽类化合物与芳香聚酰胺层通过共价键连接，形成抗污染和抗氧化聚酰胺复合反渗透膜。本发明采用的多肽类化合物中有高反应活性的胺基，可通过化学键合的方法引入到聚酰胺复合膜表面，且多肽类化合物含有大量亲水性抗污基团和脂肪酰胺抗氯基团，因此，在芳香聚酰胺层上键合多肽类化合物可快速、有效地实现反渗透膜表面抗污染和抗氧化能力的同时提升，进而延长膜的使用寿命。

技术领域

本发明属于水处理膜技术领域，尤其涉及一种反渗透膜及其制备方法，具体涉及一种抗污染和抗氧化聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法。

背景技术

聚酰胺复合膜是反渗透膜法淡化技术的核心元件，可应用于苦咸水和海水淡化、废水处理以及污水回用等诸多场景，在学界以及产业界备受关注。然而，聚酰胺复合反渗透膜固有的表面疏水特性使料液中的各类污染物极易粘附在膜表面，导致产水量降低、产水耗能增大。与此同时，料液预处理过程中添加的活性氯抗菌剂也会氧化聚酰胺皮层，使膜材料的脱盐性能显著下降。因此，提升聚酰胺复合反渗透膜对水体中污染物和活性氯的耐受能力将有效延长膜材料的使用寿命，具有十分重要的理论和现实意义。

当前，同时实现聚酰胺复合反渗透膜表面抗污染和抗氧化的研究工作远少于单一功能的膜材料，主要是由于两种功能对膜表面的需求迥异。一般情况下，膜表面亲水性越强，抗污能力越突出，可通过引入亲水性化合物或两性离子化合物实现。而增强膜的抗氧化能力，则需消除膜表面的活性氯敏感位点，或是在表面引入隔离层/牺牲层以减轻活性氯对聚酰胺基质的影响。另外，在已报道的相关研究工作中，对膜材料的双功能修饰过程较为繁琐，往往需要复杂昂贵的初始原料。因此，以一种简便的方法同时提升聚酰胺复合反渗透膜表面的抗污染和抗氧化能力是较为困难的。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

中国专利CN101052459B提供一种复合半透膜，包含形成在多孔基体膜上的含有聚酰胺的分离层，其中含有聚酰胺的分离层具有0.25nm～0.35nm的平均孔半径，和0.25nm³％～0.35nm³％的空位含量，该膜具有高脱盐性能，并可以高效脱除在中性区不离解的物质，如硼酸；中国专利CN101053787B提供了一种具有高脱硼率的复合聚酰胺反渗透膜，包括微孔载体和布置在该微孔载体上的聚酰胺层，该聚酰胺层包括与其共价键合的碘原子，用于在常规PH范围不解离的物质如硼酸的脱除。这两篇专利并未对膜表面的抗污染性和抗氧化性问题提出解决方案，仍然存在膜使用寿命短的问题。

中国专利CN 104941461B提供一种海水淡化用纳滤膜，包括无纺布层、复合多孔支撑层和聚酰胺交联网络脱盐层；复合多孔支撑层由聚砜多孔层及位于其上的超薄多孔过渡层组成；聚酰胺交联网络脱盐层为含羟基亲水脱盐层。提高了纳滤膜对一价离子和二价离子的区分度，并通过增加纳滤膜支撑层的比表面积和表面光滑度，提高膜产品的抗污能力。该专利在聚砜多孔层和聚酰胺交联网络脱盐层之间引入超薄多孔过渡层，并不是对聚酰胺表面进行修饰，同时抗污效果未提及，也没有对膜的抗氧化能力进行改进。

中国专利CN 107148311提供的薄膜复合膜，该薄膜复合膜先对聚酰胺表面进行等离子体或光化学活化引入活性位点，再进行原子转移自由基聚合接枝聚合物分子，以实现抗污效果。该专利对膜表面进行温和的溴官能化，并对改性复合膜的表面组成进行了检测，并未对抗污性能进行检测，同时也没有对抗氧化性能进行改进，且过程复杂。