[发明专利]亲水性反渗透复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种亲水性反渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

反渗透膜是一类采用高分子材料制备的、能够实现反渗透膜分离操作的人造半透膜，其具有脱盐率高，机械强度高，使用寿命长，制膜原料易获取，加工简便，成本低廉，受pH值和温度等因素影响较小，能在较低操作压力下发挥功能，并且能耐受化学或生化作用影响等优点，被广泛应用于化工、水处理、海水淡化、医药等众多领域。

反渗透膜包括两大类：第一类是具有非对称结构的醋酸纤维素系列膜，这类膜由于其pH适用范围窄、易水解、操作压力要求偏高且水通量较低等原因，其发展受到限制；第二类是芳香族聚酰胺反渗透复合膜，这类膜具有脱盐率高、水通量大、pH适用范围宽且具有较好的化学稳定性等优点，被广泛应用。

目前，商品化的反渗透复合膜是由间苯二胺和均苯三酰氯通过界面聚合的方法制备得到，除了发生胺基与酰氯基团的聚合反应外，还伴随着酰氯的水解反应（转化成羧基）从而使复合膜的亲水性有所提高。在反渗透复合膜中，控制复合膜分离性能的关键是复合膜最上层的聚酰胺超薄分离层，而水通量、盐截留是评价反渗透复合膜性能的两个重要参数。高的水通量主要是由于芳香聚酰胺复合膜表面有高的亲水性（亲水性来自于未反应的酰氯的水解）。为了增加复合膜的亲水性，人们通常将亲水聚合物（如聚乙烯醇，聚乙二醇等）涂覆到芳香聚酰胺膜表面，这种方法虽然使复合膜的亲水性有一定程度的增加，但是涂覆的亲水膜的厚度需要精确控制，一旦涂覆层过厚，将严重降低水通量；而且，通过表面涂覆的亲水性聚合物由于缺乏和底膜间的作用力，在使用过程中，容易造成亲水性聚合物的流失，导致复合膜亲水性下降，膜性能不稳定，同时由于苯环具有较强的疏水性，导致复合膜的亲水性通常较低。因此，如何提高复合膜的亲水性，并构筑稳定的亲水涂层，成为学术界及工业界普遍关注的话题，然而，到目前为止，并没有非常成熟的解决方案。

发明内容

为了解决现有由间苯二胺和均苯三酰氯制备的反渗透复合膜存在的亲水性差的问题，本发明提供一种亲水性强、水通量高的亲水性反渗透复合膜及其制备方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

亲水性反渗透复合膜，该复合膜包括：

截留分子量为20000～50000的多孔聚砜支撑层；

复合于所述多孔聚砜支撑层表面的活性分离层，所述活性分离层为由间苯二胺和吡啶多元酰氯通过界面聚合得到的聚合物；

涂覆于所述活性分离层表面的亲水涂层，所述亲水涂层为亲水性聚合物。

所述吡啶多元酰氯的结构式为：

式中：R₁、R₂、R₃、R₄和R₅分别为氢原子或酰氯基团，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中至少有3个为酰氯基团。

所述亲水性聚合物为聚乙二醇2000、分子量为10000～20000的聚乙烯醇或分子量为120000的聚丙烯酰胺与丙烯酸的共聚物。

本发明的一种亲水性反渗透复合膜的制备方法，该方法的条件和步骤如下：

步骤一、将质量体积浓度为1.5g/100mL～3g/100mL的间苯二胺的水溶液均匀倾倒在截留分子量为20000～50000的多孔聚砜支撑层表面，得到表面覆盖有间苯二胺的多孔聚砜支撑层；

步骤二、将质量体积浓度为0.05g/100mL～0.2g/100mL的吡啶多元酰氯的IsopaG与甲苯的混合溶液均匀倾倒在步骤一中得到的多孔聚砜支撑层表面，得到表面覆盖有活性分离层的复合膜；

步骤三、对步骤二中得到的复合膜进行两次热处理，第一次热处理：50℃～90℃下加热2～7分钟，第二次热处理：50℃～90℃下加热2～7分钟；

步骤四、将步骤三中经过两次热处理之后的复合膜与质量体积浓度为0.01g/100mL～1g/100mL的亲水性聚合物的水溶液单面接触，用去离子水冲洗掉复合膜表面物理吸附的亲水性聚合物，得到表面通过分子间氢键组装上亲水性聚合物的亲水性反渗透复合膜。

所述活性分离层为由质量体积浓度为1.5g/100mL～3g/100mL的间苯二胺和质量体积浓度为0.05g/100mL～0.2g/100mL的吡啶多元酰氯通过界面聚合得到的聚合物。