[发明专利]一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法。

背景技术

目前，正渗透技术以其无需能源浪费的优势在污水处理和脱盐方面的应用越来越广泛，作为正渗透技术的核心部件——正渗透膜的也引起业内人士以及广大学者的广泛关注。近30年里，芳香聚酰胺在商业复合膜使用中一直占主导地位。芳香聚酰胺复合薄膜含聚酰胺活性层和无纺布/聚砜支撑层，活性层亲水性好、截留率高和生物降解能力优异。然而，支撑层会产生严重的内浓差极化，降低膜性能。

传统的复合薄膜的支撑层是通过相分离制作多微孔的聚砜(PSf)或者聚醚砜(PES)，其膜孔较大，横截面有手指状或者海绵状的结构，这层通过相分离形成的支撑层在一定程度上提高了膜对水的阻力，但又导致了内部浓差极化，减少了通过膜的全部驱动力，导致膜水通量下降。

聚乙二醇单甲醚(MPEG)具有良好的水溶性、润湿性、润滑性、生理惰性、对人体无刺激、温和，在化妆品和制药工业中应用广泛。可选取不同分子质量级分的产品来改变制品的粘度、吸湿性和组织结构。张田林报道的“表面接枝吡啶鎓离子和水杨醛的芳香聚酰胺复合膜的制备方法”(专利申请号：201410085452)介绍了在芳香聚酰胺复合薄膜表面即活性层接枝吡啶鎓离子和水杨醛的方法，提高了膜的亲水性，但只是在膜表面改性，膜的内部固有的浓差极化问题依然得不到改善；王鹏报道的“辐照改性聚砜超滤膜的方法”(专利申请号：201410507452.9)采用紫外光辐照的方法对聚砜成品膜进行改性，没有涉及聚砜膜制备的内容且紫外光辐照易破坏膜的结构和机械强度。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明提出一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法，通过利用点击化学将聚乙二醇单甲醚键合到聚砜上；利用聚砜制备芳香聚酰胺复合薄膜的支撑层，在制备膜的同时一步改性，降低复合膜的内部浓差极化，提高膜抗污染能力。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种芳香聚酰胺复合正渗透薄膜的制备方法，包括如下步骤：一锅法制备带有端炔基的聚乙二醇单甲醚(Pro-MPEG)；氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl)和亲核取代反应制备具有叠氮基的聚砜(PSf-N₃)；采用点击化学反应制备具有聚乙二醇单甲醚的聚砜(PSf-MPEG)；利用相转化法制备PSf-MPEG支撑层；利用界面聚合在PSf-MPEG支撑层表面制备芳香聚酰胺复合薄膜，在制备膜的同时进行改性。

具体制备方法包括以下步骤：

步骤一：一锅法制备一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚：取聚乙二醇单甲醚(MPEG)和溴丙炔以及氢氧化钠粉末按照1:20:20的摩尔比混合在甲苯溶剂中，加热升温至25～75℃，反应10～72小时，对初产物进行提纯，获得一端接枝端炔基的聚乙二醇单甲醚(Pro-MPEG)；

步骤二：利用氯甲基化反应制备接枝氯甲基的聚砜：取定量聚砜溶解在二氯乙烷溶剂中，放入连接枝回流冷凝装置和搅拌装置的圆底烧瓶内，随后加入无水氯化锌和氯甲基甲基醚，聚砜、无水氯化锌和氯甲基甲基醚的质量比为10:1:20，加热升温至25～50℃，反应3～12小时后冷却至室温，将聚合物用无水甲醇沉降数次，用去离子水冲洗后放入真空干燥箱，设置温度为25～60℃，真空干燥12小时以上，获得接枝氯甲基的聚砜(PSf-Cl)；

步骤三：利用亲核取代制备接枝叠氮基团的聚砜：将PSf-Cl和叠氮化钠按照摩尔比1:27取样于二甲亚砜(DMSO)溶剂中，加热升温至35～90℃，反应12～72小时后冷却至室温，将聚合物用无水甲醇和去离子水按4:1沉降3-5次，过滤后放入真空干燥箱，设置温度为25～40℃，真空干燥12小时以上，获得接枝叠氮基团的聚砜(PSf-N₃)；