[发明专利]一种交联磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子特种功能分离膜及其制备方法，特别涉及一种采用涂覆交联制备复合膜的方法。

背景技术

膜技术在水处理和海水淡化生产过程中的需求日益迫切。然而，水中含有的二价盐对水处理和海水淡化等过程的影响极为严重，使用纳滤和正渗透过程可以有效的去除海水中的二价盐。因此需要开发对二价盐有较好截留效果的分离膜，脱除易产生水垢的二价盐，以实现海水淡化的高效利用达到降低成本提高产量的目的。

复合制膜法是当今使用最多也最为有效的制备分离膜的方法，其操作过程为在微孔基膜上复合一层具有纳米级孔径的超薄表层。复合膜的制备包括两个部分：基膜的制备、超薄表层的制备及复合。

(1)制备底膜：一般底膜为超滤膜，其中按材料分类可分为无机超滤膜、有机超滤膜两种。无机超滤膜既可由陶土或者部分金属氧化物(如Al₂O₃、Fe₂O₃)制得；有机超滤膜通常采用相转化法制备。常用基膜材质有聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚芳酯、聚偏氟乙烯和聚烯烃等。通常要求基膜有适当大小的孔密度、孔径及孔径分布、良好的耐压密性与物化稳定性。

(2)复合超薄表层：主要方法有涂覆法、界面聚合法等。

①涂覆法，将多孔基膜的表面浸入到含有聚合物的溶液中，随后将基膜从聚合物溶液中取出，自然晾干；或将基膜粘于玻璃板上，将涂覆液刮到基膜一侧，经L-S相转化法或蒸发法制备涂覆膜。②界面聚合法，界面聚合使用高反应活性单体聚合成膜。由于反应只发生在两相交界处，这种方法制备的皮层非常薄，适合于制备复合膜。目前较为常见的反应体系是使用间苯二胺(MPD)和均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合。这种方法制备的膜水通量一般不超过10Lm^-2h^-1，盐截留率在90％以上。较薄的皮层减少了水的透过阻力，提高了水通量。但间苯二胺和均苯三甲酰氯的活性基团大部分在界面聚合中消耗了，导致膜分离层本身亲水基团较少，亲水性差。

在目前使用的制备分离膜高聚物材料中，聚砜具有很多良好的机械性能、化学稳定性、易成膜性，但是这种聚合物存在很多限制其应用的缺陷：(1)亲水性差：导致制备的聚砜膜纯水通量很低。(2)小分子分离能力低：一般都应用在超滤膜中，至今还没有单独应用在纳滤膜之中。(3)抗污染能力差。基于以上的缺陷，对聚砜进行适当的物理化学改性，以提高膜的分离性和纯水通量。常用的改性方法为将聚砜磺化，制备得到具有可以提供较好亲水性的磺酸基团的磺化聚砜。虽然磺化聚砜具有较好的亲水性，但磺化聚砜单独成膜的性能并不好。更为严重的是，当磺化聚砜的磺化度超过一定值时，磺化聚砜在水中即可发生溶胀现象，导致其不能应用于水处理领域中，目前还未见到单独使用磺化聚砜制成脱盐用分离膜的报道。

本发明以高磺化度的磺化聚砜为主要材料，将磺化聚砜与交联剂混合溶液涂覆于超滤基膜上，经抽真空后得到磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜。利用涂覆交联相结合的方法使得涂覆的磺化聚砜层具有适度的亲水性，既保证膜本身含有一定的带电基团，又保证膜分离层不溶于水，可以用于水处理中，达到使膜材料亲水性增强的目的。制备的交联磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜具有良好脱盐性能，可以用于纳滤和正渗透过程，包括用于海水淡化、废水处理、生活用水处理、生物分离等膜分离过程。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种新型交联磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜制备方法，利用涂覆交联方法制备一种新型交联磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜，可应用于纳滤和正渗透过程，包括用于海水淡化、废水处理、生活用水处理、生物分离等膜分离过程。

本发明采用常规浸没沉淀相转化法在无纺布上制备聚醚砜/磺化聚砜共混基膜，而后选用高磺化度的磺化聚砜制备复合分离层。选用多羟基、多胺基或超支化物质为交联剂，通过改变加入的交联剂的种类和含量与磺化聚砜进行交联，调整复合膜分离层的截留性能和水通量；将制备好的磺化聚砜/聚醚砜-磺化聚砜复合膜在纳滤和正渗透过程中进行性能评价。

本发明的突出特点及优势如下：