[发明专利]聚酰胺薄层复合反渗透膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚酰胺薄层复合反渗透膜及其制备方法和应用，该制备方法包括：制备超薄金属有机框架纳米片锌‑中‑四(4‑羧基苯基)卟吩，并将其超声溶解在酒精中，通过压滤的方法压滤在聚醚砜超滤膜上制成超薄中间层，将该复合膜浸渍在间苯二酚水溶液和含有聚苯三甲酰氯的正己烷溶液中，形成聚酰胺薄层复合反渗透膜；本发明的金属有机框架纳米片中间层可以作为水渗透通道，降低水分子从聚酰胺膜下渗到聚醚砜膜的几何阻力，提高水在聚酰胺薄层复合反渗透膜的渗透速率；超薄中间层为形成界面聚合反应提供良好的反应容器，提高制得的聚酰胺膜的表面积与交联度，降低聚酰胺膜的内在厚度，大幅提高膜通量的同时对截盐率也有所改善。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种聚酰胺薄层复合反渗透膜及其制备方法和应用。

背景技术

反渗透膜分离技术是一种新型高效的分离技术，是利用反渗透膜的选择透过性，以膜两侧压差为推动力，实现膜分离的过程，目前已被应用于诸多领域，如苦咸水处理、海水淡化和纯水制备等。聚酰胺薄层复合分离膜具有良好的稳定性和机械强度，耐化学腐蚀，分离性能高，被广泛应用于反渗透膜分离领域。但是在聚酰胺薄层复合分离膜技术应用过程中，膜通量和选择性无法兼顾，是节能减排、降低水处理成本的重要制约因素。因此，研究制备高分离性能的分离膜，提高膜的水通量与选择性已经成为膜制备领域的关注热点。

目前已有大量关于聚酰胺薄层复合分离膜分离性能改性的相关报道。提高膜的分离性能主要有两种方式，一是通过在聚酰胺膜中引入水通道，主要提高膜的通量，例如，公开号为CN108176259A的发明专利将原位生成的硅胶纳米粒子嵌入聚酰胺分离膜中，有效避免了纳米粒子易团聚和易逸出的风险，制造高透水量水通道，提高膜的通量性能。但该方法可能造成分离膜基体与水通道之间的间隙，不同程度的降低膜的截盐率。另一种主要通过影响聚酰胺膜的形成过程，如影响间苯二胺溶液向有机相的扩散过程提升膜的分离性能。公开号为CN107983175A的发明专利通过在聚酰胺薄膜中引入自由基聚合反应形成的单体聚合物，通过酰胺键与间苯二胺间的氢键作用，促进间苯二胺向油相的扩散，同时通过其与水分子形成氢键，提升反渗透膜的亲水性，进而提高膜通量。公开号为CN109173741A的发明专利通过在聚砜支撑膜上引入亲水性物质，优化支撑层膜面性能，有效提高膜片的透水能力。但该方法主要通过调控支撑层基本性质实现，但由于支撑层本身结构限制，对于通量的提升能力有限。且支撑层的相转化成膜过程复杂，影响因子众多，难以进行精确调控。除此以外，以上改性方法多是集中于高通量反渗透膜的开发，对于截盐率的提高效果不显著。另外，以上改性方法步骤复杂、难以调控、效率低、不利于商业化生产等。

金属有机框架纳米片材料是近年来新发现的一类多孔片状材料，具有高孔隙率、可调孔结构、大比表面积、与聚合物相容性好等特点，在制备高分离性能分离膜中具有很大的应用潜能。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供一种聚酰胺薄层复合反渗透膜的制备方法，从而解决复合反渗透膜的渗透通量与截盐率之间相互制衡的瓶颈问题，降低运行成本和能耗，延长膜的使用寿命。

本发明的第二个目的是提供聚酰胺薄层复合反渗透膜。

本发明的第三个目的是提供聚酰胺薄层复合反渗透膜的应用。