[发明专利]一种含有磺酸甜菜碱型两性离子的反渗透复合膜

说明书

技术领域

本发明属于反渗透膜分离领域，尤其涉及一种含有磺酸甜菜碱型两性离子的反渗透复合膜。

背景技术

反渗透复合膜通常是由多孔支撑层和致密的分离皮层组成的，与不对称膜相比，具有较高的渗透通量和脱盐率。其制膜方法主要有界面聚合、表面涂覆和表面接枝等。其中，界面聚合法是制备商品化反渗透复合膜最常采用的方法。如，Cadotte等在Filmtec公司开发的NS100反渗透复合膜，是在多孔聚砜支撑膜上，由聚氮丙啶（PEI）和2，4-甲苯二异氰酸酯（TDI）或间苯二甲酰氯（IPC）界面聚合而成的反渗透复合膜。随后，为了进一步提高膜的性能，他们又开发了PT-30复合膜，是由间苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合制备的芳香聚酰胺反渗透膜，是目前世界上使用最广泛的商品化反渗透膜之一。此外，US Patent5,576,057、US Patent5,989,426、US Patent6,464,873和US Patent4,761,234等专利也报道了采用界面聚合法制备的不同反渗透复合膜。

上述反渗透复合膜均为聚酰胺复合膜，具有较高的脱盐率和水渗透性。但随着操作时间的延长，膜易受到进料液中无机颗粒、有机物、胶体粒子、微生物等污染，其盐截留率和水通量大幅下降，使实际运行成本增加。为解决上述问题，现已有报道将有机物或无机纳米材料作为改性剂，添加到膜内，以改善聚酰胺类反渗透复合膜的耐污染性和水渗透性。如将纳米二氧化钛、碳纳米管或聚乙烯醇等作为改性剂，原位引入到聚酰胺反渗透膜中（CN 1401417A；J. Membr. Sci. 367 (2011) 158–165），膜的耐污染性和水渗透性得到了相应地提高。然而，实际应用体系的复杂多样性，要求反渗透膜的分离性、渗透性和耐污染性等进一步提高。

已有研究表明含有两性离子基团的材料具有良好的生物相容性、抗污染性和在水溶液中的反聚电解质行为，可以用来制备生物医用材料，絮凝剂和分离膜等。最近有报道，将含有两性离子基团的聚合物引入到微滤膜和超滤膜内，可提高其渗透通量和耐污染性（Langmuir 23 (2007) 7818-7830；J. Membr. Sci. 349 (2010) 217–224）。本发明是将含有两性离子基团的单体，采用界面聚合法，原位引入到聚酰胺反渗透复合膜中，可以在保持原有聚酰胺膜的高盐截留率、制备方法简便易行优点的同时，提高其渗透通量和耐污染性，使其能够更好地满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含有磺酸甜菜碱型两性离子的反渗透复合膜。

由多孔聚砜支撑层和含有磺酸甜菜碱型两性离子的聚酰胺皮层组成的反渗透复合膜。

含有磺酸甜菜碱型两性离子的反渗透复合膜制备方法的步骤如下：

1）将摩尔比为1～1.25的含有叔胺基团的哌嗪衍生物和1,3-丙烷磺内酯分别溶于丙酮中，在35～45^oC下，将溶解有1,3-丙烷磺内酯的丙酮溶液滴加到溶解有叔胺基团的哌嗪衍生物的丙酮溶液中，反应4～8小时，然后于5^oC下反应72小时，经有机溶剂沉淀、洗涤后，于40～60^oC干燥3～6小时，得到的固体物质为磺酸甜菜碱型两性离子单体； 

2）配置水相溶液，其中，芳香族多元胺单体的浓度为1～5 wt/v %，磺酸甜菜碱型两性离子单体的浓度为0.2～1 wt/v %和NaOH的浓度为0.01～0.5 wt/v %，将多孔聚砜支撑膜在水相溶液中浸渍1～2分钟，取出并去除表面过量水相溶液；

3）浸入到浓度为0.1～0.5 wt/v %的芳香族多元酰氯的有机相溶液中0.5～1分钟，经界面聚合后，在聚砜膜表面形成一层含有两性离子的聚酰胺皮层，在50～80^oC下，固化15～45分钟，经去离子水漂洗后，得到含有磺酸甜菜碱型两性离子的反渗透复合膜。

步骤1）中所述的含有叔胺基团的哌嗪衍生物为N-氨乙基哌嗪、N-氨甲基哌嗪或3-氨基-5-羟基哌嗪；步骤1）中所述的有机溶剂为丙酮，甲醇或乙醇；步骤2）中所述的芳香族多元胺单体为邻苯二胺、间苯二胺、4-氯间苯二胺或4-硝基间苯二胺；步骤3）中所述的芳香族多元酰氯单体为均苯三甲酰氯或联苯四甲酰氯。