[发明专利]一种聚酰胺薄膜复合膜的改性方法、聚酰胺薄膜复合膜及其应用

说明书

本发明公开了一种聚酰胺薄膜复合膜的改性方法、改性的聚酰胺薄膜复合膜及其应用。该复合膜包括聚合物支撑层以及初始聚酰胺层，初始聚酰胺层通过多元胺和多元酰氯通过界面聚合反应制备得到，再通过对初始聚酰胺层进行表面改性获得改性的聚酰胺层，所述表面改性包括依次对初始聚酰胺层进行表面接枝多胺化合物处理、表面接枝有机酸处理、表面矿化处理和表面原子化处理，该改性方法得到的聚酰胺薄膜复合膜由于亲水性好且表面含抗菌金属原子，将其应用于膜分离时具有明显提升的水通量和抗菌、抗污染性能。

技术领域

本发明属于膜分离领域，更具体地，涉及一种聚酰胺薄膜复合膜的改性方法、一种聚酰胺薄膜复合膜及其应用。

背景技术

薄膜复合膜(TFC膜)是膜分离过程中常用的一种聚合物膜，聚酰胺薄膜复合膜是通过界面聚合的方法由水相多元胺或醇(酚)和油相多元酰氯或异氰酸酯反应制备得到，在多孔支撑层表面形成一层致密的几百纳米厚的具有峰-谷粗糙形貌的超薄活性层。

传统的聚酰胺薄膜复合膜是由水相间苯二胺和油相均苯三甲酰氯反应得到的一种高交联的芳香聚酰胺结构，这种具有高交联度的聚酰胺通常相对疏水，并且这种聚酰胺活性层通常具有典型的峰-谷形貌，使得膜表面粗糙度大。亲水性差和表面粗糙度大导致了这种膜水通量低且具有一定的膜污染倾向。因此，如何以一种简单的方法制备得到一种表面亲水性好聚酰胺薄膜复合膜来实现高的水通量和更佳的抗污染性能，是目前面临的一个问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了聚酰胺薄膜复合膜的改性方法、一种用于水处理的改性的高性能聚酰胺薄膜复合膜及其应用，其目的在于通过对聚酰胺薄膜复合膜的聚酰胺层进行表面改性，制备得到一种亲水性好、水通量大、反向盐通量低、膜污染倾向低且抗菌的薄膜复合膜，由此解决现有技术制备得到的聚酰胺薄膜复合膜水通量低以及膜污染倾向高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种聚酰胺薄膜复合膜的改性方法，所述聚酰胺薄膜复合膜包括聚合物支撑层以及初始聚酰胺层，所述初始聚酰胺层通过多元胺和多元酰氯通过界面聚合反应得到，对所述初始聚酰胺层进行表面改性得到改性的聚酰胺层，所述表面改性包括对所述初始聚酰胺层进行表面接枝多胺化合物处理。

优选地，所述多胺化合物包括聚乙烯亚胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、N,N′-二(2-氨乙基)-1,3-丙二胺、N,N′-双(2-羟乙基)乙二胺、三亚乙基四胺和二乙烯三胺中的一种或多种。

优选地，所述表面接枝多胺化合物处理具体步骤包括：将所述初始聚酰胺层置于20～60℃含1～5wt％的pH为9～11的多胺化合物中浸泡20～60min，取出后水洗，得到表面接枝多胺化合物的聚酰胺层。

优选地，对所述初始聚酰胺层进行表面接枝多胺化合物处理后，还对其进行表面接枝有机酸处理。

优选地，所述有机酸包括二乙烯三胺五乙酸、三乙烯四胺六乙酸、乙二胺四乙酸、N-羟乙基乙二胺-N，N′,N′-三乙酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、己二胺四甲叉膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸和氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。

优选地，所述表面接枝有机酸处理具体步骤包括：将表面接枝多胺化合物的聚酰胺层置于pH为2～5的1wt％～5wt％的有机酸的水溶液中浸泡1～6h，取出后水洗，得到表面接枝有机酸的聚酰胺层。

优选地，对所述聚酰胺层依次进行表面接枝多胺化合物处理和接枝有机酸处理后，还对其进行表面矿化处理。

优选地，所述表面矿化处理采用无机盐进行表面矿化，所述表面矿化处理采用无机盐进行表面矿化，使无机盐金属离子通过与表面接枝的有机酸通过鳌合作用结合在所述聚酰胺层的表面；用于表面矿化的无机盐包括可溶性铜盐、可溶性铁盐、可溶性银盐、可溶性钙盐和可溶性钡盐中的一种或多种。