[发明专利]一种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，芳香族聚酰胺反渗透复合膜主要由间苯二胺和均苯三酰氯通过界面聚合来制备，由间苯二胺和均苯三酰氯通过界面聚合制备的芳香族聚酰胺反渗透复合膜，在制备过程中，间苯二胺和均苯三酰氯发生胺基与酰氯基团的聚合反应，同时还伴随着酰氯基团的水解反应，复合膜的亲水性主要由残留的酰氯基团水解成羧酸来提供，由于复合膜表面残留的酰氯基团数量有限，导致复合膜亲水性差，抗污染能力下降；如果降低间苯二胺的含量，使少量的酰氯基团和胺基发生反应，可以提高复合膜表面残留的酰氯基团的含量，复合膜的亲水性也有所提高，但是又不能保证复合膜具有合适的交联度，这将导致复合膜的盐截留率下降；如果在复合膜表面涂覆上一层亲水性聚合物，亲水性聚合物与复合膜表面残留的酰氯基团发生共价接枝改性，由此在复合膜表面修饰上亲水性聚合物刷，可以提高复合膜的亲水性和抗污染性能，但是，由于复合膜表面残留的酰氯基团数量有限，导致表面共价接枝的亲水性聚合物刷的数量也有限，无法形成致密的亲水涂层，导致复合膜亲水性差，抗污染能力降低；如果采用物理涂覆的方法在复合膜表面涂覆上一层亲水涂层，由于亲水涂层与复合膜之间的相互作用力差，长期使用容易造成亲水涂层从复合膜表面脱落，使复合膜丧失亲水改性效果，亲水性及抗污染能力下降，水通量随之降低；当在复合膜表面涂覆亲水性聚合物时，很难控制涂覆量，涂覆量多了，造成水阻力增加，水通量降低；涂覆量少了，亲水性聚合物容易在使用过程中流失，造成复合膜的亲水性及抗污染能力降低。

发明内容

为了解决现有的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、抗污染能力低的问题，本发明提供一种亲水性强、抗污染能力强、盐截留率和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：

一种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联苯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。

所述联苯多元酰氯为2,2′,4,4′-联苯四酰氯、2,2′,5,5′-联苯四酰氯、3,3′,5,5′-联苯四酰氯、2,3′,4,5′,6,-联苯五酰氯或2,2′,4,4′,6,6′-联苯六酰氯；

所述2,2′,4,4′-联苯四酰氯的结构式为：

所述2,2′,5,5′-联苯四酰氯的结构式为：

所述3,3′,5,5′-联苯四酰氯的结构式为：

所述2,3′,4,5′,6,-联苯五酰氯的结构式为：

所述2,2′,4,4′,6,6′-联苯六酰氯的结构式为：

所述亲水性聚合物为聚乙二醇400、聚乙二醇2000、分子量为400～20000的聚乙烯醇或胺基封端的聚乙二醇400。

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湿态的截留分子量为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的联苯多元酰氯的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，进行界面聚合反应，得到表面覆盖有活性分离层的复合膜；