[发明专利]一种聚醚酰亚胺复合纳滤膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚醚酰亚胺复合纳滤膜及制备方法。

背景技术

纳滤是一种以压力为驱动的膜分离过程，它是近年发展起来的介于反渗透和超滤之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量一般在200-1000范围内。纳滤因操作压力低，分离过程无化学反应、无需加热，能耗低等优势，被越来越广泛地应用于海水淡化、超纯水制造、食品工业、制药工业和环境保护等诸多领域。

纳滤膜大多是复合膜，由表面分离层和支撑层组成，而界面聚合法已经成为制备复合纳滤膜最成熟也是最常用的方法。聚合反应在两相溶液的界面上进行，属于非均相体系的不可逆聚合，反应要求单体具有很高的反应活性。一般将酰氯单体溶解于环己烷、正已烷等有机溶剂中，将二元胺等单体溶解于水相溶液中，两种溶液在多孔支撑层的表面发生缩聚反应，反应得到的聚合物不溶于溶剂，黏附于支撑层表面就形成致密的活性分离层。

界面聚合常用的酰氯单体是均苯三甲酰氯，但其价格较昂贵；而价格相对低廉的均苯四甲酰氯作为反应单体的报道较少，已有的报道中大多利用均苯四甲酰氯和二胺在基膜表面反应先得到聚酰胺酸，再通过亚胺化处理得到聚酰亚胺薄膜复合膜。

现有的研究报道大都使用热亚胺化或化学亚胺化的方法对界面聚合后的复合膜进行处理，这两种处理方式需要使用具有高耐热性和高耐溶剂性的基膜，成本较高。同时由于热亚胺化的处理方式需使用高温持续対膜进行加热，增加了能耗，且容易导致膜表面受热不均匀，影响膜的性能；化学亚胺化所用的试剂如苯、乙酸酐、丙酮等不易回收，对环境破坏性较强，且得到的分离膜的截留分子量较大(500-800)，限制了膜的使用。

Yaw-Terng Chern等用均苯四甲酰氯和间苯二胺在聚砜支撑膜上发生界面聚合反应，再经热亚胺化得到了用于气体分离的聚酰亚胺薄膜复合膜，该膜对二氧化碳、氧气等表现出了良好的分离性能。[Yaw-Terng Chern,Leo-Wang Chen.Preparation of Composite Membranes via Interfacial Polyfunctional Condensation for Gas Separation Applications.Journal of Applied Polymer Science,1992,44:1087-1093.]杨振生等以丙烯酰胺接枝的聚丙烯超滤膜为支撑层，以间苯二胺、均苯四甲酰氯分别为水相、有机相功能单体通过界面聚合及后续化学亚胺化制备了聚酰亚胺复合膜，该膜对酸性艳蓝6B(分子量为825.97)、酸性红4B(分子量为502.44)、碱性艳蓝6B(分子量为506.13)的截留率分别达96.9％、91.2％、72.6％，通量分别为8.9L/(m2·h)、9.1L/(m2·h)、9.2L/(m2·h)。[杨振生,张磊,张广厚,李春利.界面聚合法PI/PP耐溶剂复合纳滤膜的制备与表征.化工学报,2012,63(8):2635-2641.]SungPyo Hong等以聚砜超滤膜为支撑层，用间苯二胺和均苯四甲酰氯在其表面发生界面聚合反应，再经热亚胺化处理制备了聚酰亚胺复合膜，所得膜在1.5MPa下，对NaCl截留率达96.7％，通量为23.6L/(m²·h)。[SungPyo Hong,In-Chul Kim,Taemoon Tak,Young-Nam Kwon.Interfacially synthesized chlorine-resistant polyimide thin film composite(TFC)reverse osmosis(RO)membranes.Desalination,2013,309:18-26.]

针对目前纳滤膜制备过程中采用的亚胺化方法产生的高能耗、环境污染以及截留率低(特别是分子量在150-200的化合物)等问题，迫切需要采用新的方法制备出性能优良的复合纳滤膜。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种聚醚酰亚胺复合纳滤膜。

本发明的第二个目的是提供一种聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种聚醚酰亚胺复合纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：