甲壳素晶须改性的复合反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及反渗透膜技术领域，尤其涉及一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜及其制备方法。所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜包括基底层、混合支撑层，以及固化于所述混合支撑层的致密层；所述混合支撑层由交联结合的聚砜和表面脱乙酰化的甲壳素晶须组成。所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜中的甲壳素晶须具有优异的力学性能和耐氯性，而脱乙酰化的甲壳素晶须具有较强的亲水性和抗菌性，可以提高反渗透膜的耐污染性和水通量，最终使得反渗透膜不仅表现出更好的耐用性而且还有良好的抗污染性和水通量，同时环保无污染。

Composite reverse osmosis membrane modified by chitin whisker and preparation method thereof

The invention relates to the reverse osmosis membrane technology field, in particular to a composite reverse osmosis membrane modified by chitin whisker and a preparation method thereof. The modification of chitin whisker composite reverse osmosis membrane includes a base layer, mixed support layer, and curing in the mixed dense layer support layer; the mixed support layer by cross-linking of polysulfone and surface deacetylated chitin whiskers. The modification of chitin whisker composite reverse osmosis membrane in chitin whisker has excellent mechanical properties and resistance to chloride, and the deacetylation of chitin whisker has strong antibacterial properties and hydrophilicity, can improve the reverse osmosis membrane pollution resistance and water flux, the reverse osmosis membrane not only showed better the durability and good anti pollution and water flux, and no environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
甲壳素晶须改性的复合反渗透膜及其制备方法
本专利技术涉及反渗透膜
，尤其涉及一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜及其制备方法。
技术介绍
随着社会的飞速发展，地球淡水总含量已经不能满足人们生活所需，海水淡化以及净水为解决当今世界面临的水资源短缺问题提供了非常有效的途径。其中，无论是海水淡化还是净水行业，反渗透膜已经成为当今最常用的膜。在各类反渗透膜中，聚酰胺复合反渗透膜由于其优异的分离性能和透过性能成为当今反渗透膜的主流。在反渗透膜的实际应用中，由于悬浮物质和溶解物质在膜表面的吸附会造成膜通量的下降，因此制备长期保持高水通量且耐污染的反渗透膜成为迫切的需要。在聚酰胺致密层的表面涂覆聚乙烯醇涂层可以有效提高膜表面的亲水性，从而提高膜的水通量，并降低有机物、胶体、过渡金属离子在膜表面的吸附。然而聚乙烯醇是通过物理吸附作用与聚酰胺致密层结合在一起的，在反渗透膜的使用过程中会逐渐溶解于水中，最终失去抗污染性能。近年来出现了一系列制备抗污染反渗透膜的方法，包括在反渗透膜中引入银纳米管、二氧化钛颗粒、季氨盐类抗菌药物等。然而，抗菌类化合物在反渗透膜中的使用引起人们对于健康和环境保护方面的担忧。近年来，也有相关研发人员披露了在反渗透膜中引入壳聚糖涂层的方法，如申请号为101450289以及104906963的专利技术专利申请。虽然壳聚糖是天然高聚物，具有高亲水性和抗菌性，可以提高反渗透膜的抗污染能力和水通量。但是，在实际应用过程中，壳聚糖涂层会易发生氧化降解并逐渐溶解于水溶液中，最终使得反渗透膜水通量下降并失去抗污染性能。因此，面对水通量以及耐污染性能等方面的问题，有必要寻找新的反渗透膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有向反渗透膜耐污染性能不佳导致膜通量下降，聚乙烯醇涂层和壳聚糖涂层容易降解导致抗污染性能失效以及抗菌类药物在反渗透膜中对人体、环境不友好等问题，提供一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜。同时，本专利技术还相应的提供所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜包括基底层、混合支撑层，以及固化于所述混合支撑层的致密层；所述混合支撑层由交联结合的聚砜和表面脱乙酰化的甲壳素晶须组成。以及，上述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的制备方法，至少包括以下步骤：步骤S01.对甲壳素晶须进行脱乙酰化反应处理；步骤S02.将脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜分散于分散液中形成溶液，加热处理使脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜发生交联反应，然后涂覆于基底表面成膜；步骤S03.将包含膜的所述基底浸入去离子水中，使膜层固化成多孔结构的混合支撑层；步骤S04.将间苯二胺溶液、均苯三甲酰氯溶液先后涂覆于所述混合支撑层表面，获得致密层；并经过漂洗、干燥处理，得到甲壳素晶须改性的复合反渗透膜。本专利技术上述实施例提供的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，在支撑层中混入表面脱乙酰化的甲壳素晶须形成混合支撑层，一方面，甲壳素晶须具有优异的力学性能和耐氯性，而脱乙酰化的甲壳素晶须还具有较强的亲水性和抗菌性，可以提高反渗透膜的耐污染性和水通量，最终使得反渗透膜不仅表现出更好的强度而且还有良好的耐污染性和水通量，同时环保无污染。本专利技术上述实施例提供的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的制备方法，采用碱液对甲壳素进行脱乙酰化处理，再与聚砜共同分散然后涂覆成具有多孔结构的混合支撑层，并且通过间苯二胺和均苯三甲酰氯在混合支撑层界面的聚合反应，得到了包含甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，该制备方法原料来源便捷，工艺条件简单，且得到的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜强度大，而且耐污染性和水通量得到提高，适合大规模生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的甲壳素扫描电镜示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜包括基底层、混合支撑层，以及固化于所述混合支撑层的致密层；所述混合支撑层由交联结合的聚砜和表面脱乙酰化的甲壳素晶须组成。在本专利技术中，甲壳素晶须的脱乙酰化率不超过40％。高于55％的脱乙酰化率会生成壳聚糖。在水净化过程中，往往在预处理阶段加入活性氯杀菌消毒。壳聚糖在游离氯存在的条件下易发生氧化降解，生成水溶性的壳寡糖，最终逐渐溶解于水，使得反渗透膜水通量降低并失去抗菌性。因此反渗透膜的耐氯性成为重要的性能指标。本专利技术采用聚合度超过3000的甲壳素制备甲壳素晶须。并通过晶须表面的脱乙酰化(脱乙酰化率≤40％)，使得晶须具有抗菌性和亲水性。这种高分子量的结晶结构在常温下不易与游离氯等氧化剂发生反应，从而使得反渗透膜拥有持久的抗菌性和较高的水通量。同时甲壳素晶须的力学性能优越，可以对复合膜结构起到增强作用。在一实施例中，甲壳素晶须由聚合度大于3000(分子量大约700,000g/mol)的甲壳素转变而来，甲壳素晶须的形貌如图1所示，具体结构如式(I)所示；甲壳素晶须脱乙酰化的过程如式(II)所示。进一步优选地，混合支撑层的厚度为45～50μm；所述混合支撑层为多孔结构膜层，未脱乙酰化的甲壳素晶须对多孔结构具有一定的增强作用，避免膜层在反渗透处理过程中发生坍塌，从而延长反渗透膜的使用寿命。优选地，所述致密层为聚酰胺层，该聚酰胺层由间苯二胺、均苯三甲酰氯聚合而成。优选地，基底层为无纺布基底层。本专利技术实施例提供的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，在支撑层中混入表面脱乙酰化的甲壳素晶须形成混合支撑层，甲壳素晶须由于具有优异的力学性能和耐氯性，脱乙酰化的甲壳素晶须具有较强的亲水性和抗菌性，可以提高反渗透膜的耐污染性和水通量，最终使得反渗透膜不仅表现出更好的强度而且还有良好的耐污染性和水通量，同时环保无污染。相应地，本专利技术在提供甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的基础上，进一步提供了该甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的一种制备方法。在一具体实施例中，该甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的制备方法，至少包括以下步骤：步骤S01.对甲壳素晶须进行脱乙酰化反应处理；步骤S02.将脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜分散于分散液中形成溶液，加热处理使脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜发生交联反应，然后涂覆于基底表面成膜；步骤S03.将包含膜的所述基底浸入去离子水中，使膜层固化成多孔结构的混合支撑层；步骤S04.将间苯二胺溶液、均苯三甲酰氯溶液先后涂覆于所述混合支撑层表面，获得致密层；并经过漂洗、干燥处理，得到甲壳素晶须改性的复合反渗透膜。其中，在甲壳素晶须乙酰化处理的步骤前，还可以包括甲壳素晶须的提取步骤。在一优选实施例中，甲壳素晶须的提取方法如下：1)将分子量700,000g/mol的甲壳素以(30～40)g/L的浓度溶解于(2.5～3.5)M的盐酸溶液中，在(100～110)℃下加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，其特征在于：所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜包括基底层、混合支撑层，以及固化于所述混合支撑层的致密层；所述混合支撑层由交联结合的聚砜和表面脱乙酰化的甲壳素晶须组成。

【技术特征摘要】
1.一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，其特征在于：所述甲壳素晶须改性的复合反渗透膜包括基底层、混合支撑层，以及固化于所述混合支撑层的致密层；所述混合支撑层由交联结合的聚砜和表面脱乙酰化的甲壳素晶须组成。2.如权利要求1所述的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，其特征在于：所述表面脱乙酰化的甲壳素晶须中，甲壳素晶须的脱乙酰化率≤40％。3.如权利要求1所述的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，其特征在于：所述混合支撑层的厚度为45～50μm；所述混合支撑层为多孔结构膜层。4.如权利要求1所述的甲壳素晶须改性的复合反渗透膜，其特征在于：所述致密层为聚酰胺层；和/或所述基底层为无纺布基底层。5.一种甲壳素晶须改性的复合反渗透膜的制备方法，至少包括以下步骤：步骤S01.对甲壳素晶须进行脱乙酰化反应处理；步骤S02.将脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜分散于分散液中形成溶液，加热处理使脱乙酰化的甲壳素晶须和聚砜发生交联反应，然后涂覆于基底表面成膜；步骤S03.将包含膜的所述基底浸入去离子水中，使膜层固化成多孔结构的混合支撑层；步骤S04.将间苯二胺溶液、均苯三甲酰氯的溶液先后涂覆于所述混合支撑层表面，获得致密层；并经过漂洗、干燥处理，得到甲壳素晶须改性的复合反渗透膜。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冀，张晓民，罗教明，杨佳富，吴术球，陈剑，
申请(专利权)人：前沿新材料研究院深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44