[发明专利]一种保护和修复氧化破坏的海水淡化膜的方法

说明书

本发明属于海水淡化分离膜制备领域，具体是指对反渗透膜的氧化性缺陷进行原位修补并构建抗氧化保护层的方法。本发明是先将废旧反渗透膜用0.2％的次氯酸钠溶液(pH调至10)浸泡12h，再放入去离子水中浸泡清洗，晾干待用。再依次把反渗透膜浸入交联溶液、修复溶液中进行处理，最后将膜置于去离子水中浸泡。本发明的优点是：采用兼具醚键的柔性分子链和酰胺键/胺基的氧化牺牲结构的特殊高分子材料，同步实现反渗透膜氧化性缺陷的修复和抗氧化保护功能，所构建的修复层与反渗透膜表面具有良好的亲合能力，可长时间错流运行不失效，另外在修复层与反渗透膜表面之间构建稳定的化学键，进一步提高修复层稳定性。

技术领域：

本发明涉及一种可用于修复反渗透膜氧化性损伤并提高膜抗氧化性能力的技术，具体是指对反渗透膜的氧化性缺陷进行原位修补并构建抗氧化保护层的方法，属于海水淡化分离膜制备领域，可以实现废弃反渗透膜的性能恢复和再利用，并增强其抗氧化寿命，减低反渗透膜使用成本。

背景技术：

水资源短缺问题已成为制约我国经济社会发展的重要因素，以海水淡化为核心的净水资源供给技术能显著提高水资源利用效率，其中反渗透膜技术因其高效节能和环境友好等特点，是保障海水淡化系统高效运行的关键技术。然而，反渗透膜在海水中面临严重的性能劣化问题，主要是由于海水的预处理阶段需使用高剂量活性氯杀菌剂(10-15mg/L)以抑制微生物滋生，但活性氯(HClO，ClO-)极易与反渗透膜分离层材料中的酰胺键发生氯化取代反应，氯化反应将极大破坏酰胺键的强氢键作用，造成分子链水解断裂，导致分离性能衰减。每年大量膜元件面临更换、淘汰及废弃，不仅降低海水淡化系统效能，还增加了固废处理负担。因此，对性能劣化的膜元件进行修复再生，在一定程度上恢复膜性能，甚至进一步提高膜的抗氧化能力，延长膜使用寿命，具有重要意义。

目前，国内外在反渗透膜的性能修复时，主要采用表面改性法(包括涂覆与化学接枝)对膜表面进行缺陷堵塞和构建物理保护屏障，所涉及的修复功能试剂主要是亲水性高分子材料，如聚醇类(CN202110302656.9)，聚丙烯酰胺类(如CN202011413824.3)，聚酚类(CN202011564702.4)以及天然高分子(蛋白质，聚多糖，腐殖酸)(CN202110218966.2，CN202111169981.9)，虽然一定程度地实现了膜性能恢复，但同时也增加了渗透阻力，造成膜渗透性损失，尤其是大部分修复高分子材料与反渗透膜本体聚酰胺分离层二者处于明显的二相分离结构，相互结合作用力较弱，长期错流处理后仍有可能发生相互剥离。为此，需要开发与聚酰胺反渗透膜表面更加亲和的修复材料，且在膜表面和修复材料之间构建稳定的化学键作用。

聚醚嵌段聚酰胺材料(商品名Pebax)是一类规则的线形高分子，目前广泛应用于食品包装、体育用品、医疗器械等领域，该材料是由刚性的聚酰胺链段和柔性的聚醚链段嵌合构成，早期曾被尝试作为反渗透膜的抗污染涂层(J.S.Louie,Journal of MembraneScience,280(2006)762-770.)，由于Pebax材料与反渗透聚酰胺分离层具有高度亲和性，作为保护涂层在长时间错流运行中具有良好稳定性。

与已有报道的常用聚醇类(富含羟基)修复剂不同，Pebax高分子材料富含醚键和酰胺键，其中酰胺链段不仅增强了与聚酰胺分离层的氢键相互作用，其丰富的酰胺键还可以发挥“牺牲层”功能，优先消耗水体中氧化剂，保护反渗透膜本体酰胺键。因此，该材料可以作为理想的膜修复剂使用。此外，聚醚胺高分子与Pebax材料结构相似，且同样具有可优先消耗氧化剂的伯胺基团，也可作为理想的膜修复剂。考虑到氧化损伤后的反渗透膜表面残留大量胺基、羟基和羧基，可以充分利用这些表面接枝位点，通过交联固化处理，在修复层和反渗透膜表面间构建稳定的化学键作用，进一步提高修复层长效性。

发明内容：