[发明专利]一种聚酰胺修饰层包覆分子筛掺杂的聚酰胺反渗透膜

说明书

本发明一种聚酰胺修饰层包覆分子筛掺杂的聚酰胺反渗透膜,将分子筛采用聚酰胺进行外围包覆，使得修饰后的分子筛与膜材料无差别，极大的提升了有机无机相的相容性，而且聚酰胺修饰层的酰氯基可以与后续的水相单体反应，增加了有机无机相的结合力。采用界面聚合形成聚酰胺修饰层，其会形成网络结构保证了沸石的孔道外漏，且可以通过哌嗪或乙二胺与间苯二甲酰氯的聚合，最大程度优化了网络结构的最大化，保证了膜的水通量。

技术领域

本发明涉及一种膜材料，尤其涉及一种聚酰胺修饰层包覆分子筛掺杂的聚酰胺反渗透膜。

背景技术

分离膜技术在近年来得到了广泛的应用，是一种新型的分离技术。按照应用领域不同，膜材料分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗透汽化、气体分离膜等多种膜材料，而其中反渗透是应用于水处理较为常见的一种膜类型。而聚酰胺是较为常见的一种反渗透膜材料。

在制备聚酰胺反渗透膜中，一般采用界面聚合方法，常规的界面聚合制备的反渗透膜水通量一般，在特定的应用中受限。为改善膜通量，研发者尝试在聚酰胺膜材料中共混无机粒子以提高亲水性，例如石墨烯、碳纳米管、分子筛、金属纳米粒子等。其中分子筛由于其具有规整的孔道结构，可以作为反渗透过程中水分离的路径通道，因此是一种较为理想的无机共混粒子。但是分子筛在共混过程中容易团聚，且分子筛与有机材料存在相容性问题。

现有技术中存在将分子筛接枝某些官能团(例如氨基)后与聚酰胺共混，该思路可以一定程度上改善相容性，但是由于其改善程度有限，特别是有机相和沸石相的热膨胀系数差异会导致膜在高温交联和后续应用过程中会出现界面缺陷，而且，氨基改性的分子筛只能够添加到水相中，而现有技术已经证明无机颗粒添加到水相会导致颗粒沉积在膜底部，并非均相共混，而且其性能改善较差。

将分子筛进行有机改性后共混是常规思路，该思路又不可避免的带来了有机质堵孔的问题。现有技术中，为克服上述问题，申请号为2020100879550的现有技术采用了先修饰后除模板剂的设计思路。但是在实际生产中，分子筛都是商业购买的，而购买的分子筛都是脱除模板剂的，因此上述思路对于实际生产来说并不适用。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种新的沸石共混聚酰胺反渗透膜思路。

具体的，本发明提供了一种聚酰胺修饰层包覆分子筛掺杂的聚酰胺反渗透膜，其包括多孔支撑层和形成于多孔支撑层上的聚酰胺分离层，其特征在于所述聚酰胺分离层中包含用界面聚合的聚酰胺修饰层包覆的分子筛，所述聚酰胺分离层是通过包含聚酰胺修饰层包覆的分子筛的有机相单体和水相单体界面聚合而成。

作为优选方案，所述的分子筛为MFI型、LTA型、SAPO型中的一种，粒径优选为200-4000nm。

作为优选方案，所述的聚酰胺修饰词界面聚合采用的水相单体为哌嗪或乙二胺，油相单体为间苯二甲酰氯。

作为优选方案，所述的多孔支撑层为聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈中的一种或多种。

本发明还提供了一种制备上述聚酰胺修饰层包覆分子筛掺杂的聚酰胺反渗透膜的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)将分子筛在100-300℃下焙烧2-6h以脱除分子筛内部的有机质；

(2)将经过步骤(1)处理的分子筛置于处于搅拌状态的包含哌嗪或乙二胺的水溶液中动态浸渍10-60min，浸渍结束后固液分离获得吸附水相单体的分子筛；

(3)将吸附水相单体的分子筛立即置于包含间苯二甲酰氯的有机溶剂中静态浸渍5-10min中，浸渍结束后固液分离，并将固相置于60-120℃的真空烘箱保持5-10分钟获得聚酰胺修饰层包覆的分子筛；

(4)将多孔支撑层置于0.2-5wt％的水相单体的水溶液中浸泡20-240s，并用橡胶辊滚压，去除多孔支撑层表面多余的溶液；