[发明专利]一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜及其制备方法。

背景技术

随着社会工业化步伐的加快及人口增长，淡水资源短缺成为了人类面临的一大威胁，海水淡化成为了解决此问题的关键途径。常规的生化分离技术分离产品纯度不高、能耗大，难以有效地进行选择性分离，且往往引起较为严重的二次污染。膜分离技术是20世纪60年代后迅速发展起来的一门分离新技术，具有分离、浓缩、提纯的作用。反渗透技术是一种解决水危机的经济可靠的分离方法，已被广泛应用于海水和苦咸水淡化，废水回收以及纯水制造。膜作为膜分离技术的核心组件，具有选择性分离功能，然而，膜污染大大影响膜的性能和使用寿命，增加了膜的使用成本。

商用聚酰胺反渗透复合膜是以多孔聚砜为支撑层，对苯二胺和均苯三甲酰氯界面聚合形成复合层。聚酰胺反渗透复合膜具有优良化学稳定性、高水通量和盐截留、耐高温、耐压及耐酸碱。但是膜污染成为影响膜能更好应用的主要问题。反渗透复合膜的表面粗糙度、表面亲水性及表面电荷是影响膜分离性能的主要因素。目前，对聚酰胺反渗透复合膜改性主要为改善膜的以下三个性能：（1）表面粗糙度；（2）亲/疏水性能；（3）表面电荷。粗糙的膜表面具有较大的有效渗透面积，可提高膜的渗透，但增加膜表面粗糙度会加剧胶体和生物对膜的污染；亲水性好的膜表面有利于提高膜的渗透通量和抗污染性能；膜表面的荷电特性会影响膜对带电物质的分离性能，而且膜性能受pH影响较大，通常中性表面能抵抗各种带电污染物，具有较好的抗污染性能。

膜改性包括对基材改性后将其制备成膜以及先将基材采用一定的制膜方法制备成膜后再对膜进行表面改性。膜表面改性意图制备一种基本不改变本体的结构和性能并具有功能化表面的新型复合膜材料，并且膜表面改性在膜行业中具有重要的地位。膜表面改性主要包括涂覆、辐照接枝改性、等离子体接枝聚合以及原子转移自由基聚合等方法。表面涂覆属于物理改性的范畴，该方法简单易行，但是表面涂覆层很容易脱落，因此在应用中很受限制；辐照接枝改性是一种重要的表面接枝改性方法，具有安全、无污染及操作简便等优点，但是辐照会造成单体的均聚反应及降解；等离子体改性技术具有很多优点，能够快速有效地赋予材料新的性能，并且只改变材料表面的性质，对本体基本没有影响，但是等离子体处理会随着时间变化而衰减，使得改性效果不稳定。原子转移自由基聚合是活性/可控自由基聚合方法中最为广泛应用的方法，具有操作简便、单体种类多、条件温和，环境友好等优点，近年来成功应用于材料的改性。

两性离子聚合物具有亲水的阴、阳离子基团，如-OH，-COOH，-SO₃等且不易受溶液pH值影响从而使其具有独特的抗生物污染性能，即能够阻抗非特异性蛋白质的吸附、细菌黏附和生物膜的形成，这种特性使得此类材料在生物医学等相关领域得到越来越多的应用。迄今为止，人们已合成了很多新型的功能化的两性离子聚合物并将其应用于石油工业、生物医用材料、药物合成和污水处理等各个领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜。

本发明的第二个目的是提供一种条件温和、操作简单的抗污染易清洗聚酰胺反渗透复合膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜，在聚酰胺反渗透复合膜表面接枝聚4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基苄基)吡啶甜菜碱。

一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）将聚酰胺反渗透复合膜依次用异丙醇和去离子水清洗干净；

（2）将清洗后的聚酰胺反渗透复合膜、4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基苄基)吡啶甜菜碱、硫代硫酸钾、亚硫酸氢钠及去离子水加入到容器中，得到50-300毫升水溶液，使4-(2-磺乙基)-1-(4-乙烯基苄基)吡啶甜菜碱浓度为1-2mmol·L^-1，硫代硫酸钾浓度为1-2mmol·L^-1，亚硫酸氢钠浓度为1-2mmol·L^-1，继续通入氮气15-20min排除容器中的氧气；

（3）密封容器，20-70℃水浴反应1-24h，即得到一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜。