一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于水处理膜技术领域，公开了一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法，该复合反渗透膜通过间苯二胺与环已基-1,3,5-三甲酰氯在超滤支撑膜上发生界面聚合反应，形成一层半芳香聚酰胺高分子功能分离层而获得。本发明专利技术可将半芳香聚酰胺高分子功能分离层均匀涂覆在超滤支撑膜上，从而得到性能优良的复合反渗透膜。本发明专利技术中复合反渗透膜的半芳香聚酰胺功能分离层具有良好的水分子透过性和亲水性能，并且半芳香聚酰胺高分子链具有良好的柔性且结构稳定，从而使该复合反渗透膜具有高水通量和分离性能稳定的特点，同时制备方法简单、可操作性强、生产成本低，具有良好的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理膜
，具体涉及一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜及其制 备方法。
技术介绍
复合反渗透膜主要由分离层、支撑层和无纺布层三部分组成，其中分离层是起分 离作用的功能层。聚酰胺型复合反渗透膜可应用于苦咸水淡化、海水淡化以及废水处理等 领域，具有广阔的应用前景，因此该类材料引起了膜材料生产企业以及研宄机构的广泛关 注。聚酰胺型复合反渗透膜通常以有机酰氯和有机胺为主要原料单体通过界面聚合法获 得。界面聚合法是将反应活性很高的两种单体分别溶解在两种互不相溶的溶剂中，通过在 两种溶剂界面发生聚合反应生成高分子膜材料的方法；该方法广泛用于制备复合反渗透 膜。目前商业化的主流膜材料为芳香聚酰胺型反渗透膜，它通常由均苯三甲酰氯和间苯二 胺作为反应单体通过界面聚合反应得到。近年来通过开发新型膜材料，提高复合反渗透膜 的水通量从而降低其在膜分离过程中的能耗和成本，成为新型反渗透膜材料的研宄热点之 O 所谓半芳香聚酰胺是指参与反应的两种有机单体（有机胺和有机酰胺）只有一种 具有芳香性，由这两种单体发生聚合反应所得到的聚酰胺材料。半芳香聚酰胺与芳香聚酰 胺相比，前者的高分子链具有更好的柔性和水分子透过性，并且该材料具有良好的亲水性。 然而，目前所制备的半芳香聚酰胺复合反渗透膜仍存在脱盐率或水通量偏低等分离性能方 面的不足之处，从而导致该类反渗透膜在使用过程中能耗和成本偏高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是如何提高半芳香聚酰胺复合反渗透膜分离性能的技术问题， 提供，通过界面聚合法在超滤支撑膜表面形 成一层均匀的半芳香聚酰胺高分子分离层而获得，由于半芳香聚酰胺功能分离层具有良好 的水分子透过性和亲水性能，并且半芳香聚酰胺高分子链具有较好的柔性，使得该复合反 渗透膜水通量高、亲水性和稳定性良好；同时其制备方法过程简单，可操作性强，制备条件 易于控制，具有广阔的规模化应用前景。 为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现： -种半芳香聚酰胺复合反渗透膜，该半芳香聚酰胺复合反渗透膜通过界面聚合法 在超滤支撑膜表面生成一层均匀涂覆的半芳香聚酰胺功能分离层而形成，具体由以下制备 方法得到： (1)将超滤支撑膜直接浸入到含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水相溶液中，浸 渍0. 5-10分钟，取出后除去所述超滤支撑膜表面过量的水相溶液；所述水相溶液中间苯二 胺的浓度为〇. 5-4.Ow/v%，樟脑磺酸的浓度为0. 5-4. 6w/v%，三乙胺的浓度为0. 6-3. 5w/ V%； (2)再浸入到浓度为0? 05-0. 5w/v%的含环已基-1，3, 5-三甲酰氯的油相溶液中， 进行界面聚合反应，反应时间为0. 4-8分钟，从而在超滤支撑膜表面生成一层半芳香聚酰 胺功能皮层，形成初生态复合反渗透膜； (3)取出后除去所述初生态复合反渗透膜表面过量的油相溶液，进行热处理，热处 理温度为70_90°C，热处理时间为3-20分钟，最后用去离子水冲洗即可得到半芳香聚酰胺 复合反渗透膜。 其中，所述超滤支撑膜为聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜。 其中，所述聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜的孔径为40-100纳米。 其中，所述油相溶液中的溶剂为IsoparG型混合烃、正已烷或正庚烷。 优选地，步骤（1)中所述水相溶液中间苯二胺的浓度为2w/v%，步骤（2)中所述油 相溶液中环已基-1，3, 5-三甲酰氯的浓度为0.lw/v%。 一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备方法，该方法按照以下步骤进行： (1)将超滤支撑膜直接浸入到含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水相溶液中，浸 渍0. 5-10分钟，取出后除去所述超滤支撑膜表面过量的水相溶液；所述水相溶液中间苯二 胺的浓度为〇. 5-4.Ow/v%，樟脑磺酸的浓度为0. 5-4. 6w/v%，三乙胺的浓度为0. 6-3. 5w/ V%； (2)再浸入到浓度为0? 05-0. 5w/v%的含环已基-1，3, 5-三甲酰氯的油相溶液中， 进行界面聚合反应，反应时间为0. 4-8分钟，从而在超滤支撑膜表面生成一层半芳香聚酰 胺功能皮层，形成初生态复合反渗透膜； (3)取出后除去所述初生态复合反渗透膜表面过量的油相溶液，进行热处理，热处 理温度为70-90°C，热处理时间为3-20分钟，最后用去离子水冲洗即可得到半芳香聚酰胺 复合反渗透膜。 其中，所述超滤支撑膜为聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜。 其中，所述聚砜超滤支撑膜或聚醚砜超滤支撑膜的孔径为40-100纳米。 其中，所述油相溶液中的溶剂为IsoparG型混合烃、正已烷或正庚烷。 优选地，步骤（1)中所述水相溶液中间苯二胺的浓度为2w/v%，步骤（2)中所述油 相溶液中环已基-1，3, 5-三甲酰氯的浓度为0.lw/v%。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术以间苯二胺和环已基-1，3, 5-三甲酰氯分别作为水相和油相反应单体，通 过界面聚合法在油水界面，使间苯二胺的胺基功能团与环已基-1，3, 5-三甲酰氯的酰氯功 能团发生线性和网状聚合反应，从而在超滤支撑膜表面形成一层均匀的半芳香聚酰胺高分 子分离层。由于聚酰胺键和聚酰胺高分子链具有很好的化学和结构稳定性，本专利技术所制备 的半芳香聚酰胺反渗透膜具有良好的分离性能稳定性；同时其制备方法过程简单，可操作 性强，制备条件易于控制，具有广阔的规模化应用前景。 本专利技术所制备的半芳香聚酰胺复合反渗透膜与传统的芳香聚酰胺反渗透膜材料 相比，由于环已基功能团的存在，半芳香聚酰胺分子结构的刚性会明显降低，这使得该膜材 料的致密性在一定程度上有所下降，进而使半芳香聚酰胺反渗透膜的水通量显著增加；此 外，由于半芳香聚酰胺材料具有较强的亲水性，将其应用于反渗透膜制备，可使复合反渗透 膜的表面亲水性得到明显提高；而亲水性的提高增强了膜表面与水分子的作用力，从而也 有利于该复合反渗透膜水通量的提升。 并且，与之前报道的半芳香聚酰胺复合反渗透膜相比，本专利技术所制备的半芳香聚 酰胺复合反渗透膜，由于在制备方法上的改进和优化，以及樟脑磺酸和三乙胺添加剂的引 入，使其脱盐率得到提升，同时水通量仍可保持在较高的水平，从而显著提高了半芳香聚酰 胺反渗透膜的分离性能。 实验表明，在2000mg/L氯化钠溶液、I. 5MPa测试压力和25°C溶液温度测试条件 下，本专利技术所制备的半芳香聚酰胺复合反渗透膜水通量可达到21. 76~78. 07L/m2h，脱盐率 可达到68. 74~98. 95%。当本专利技术采取间苯二胺的浓度为2.Ow/v%，环已基-1，3, 5-三甲 酰氯的浓度为〇.lw/v%时，水通量约为相同条件下制备的芳香聚酰胺反渗透膜的1. 88倍， 其脱盐率仍能保持在较高的水平。【具体实施方式】 下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步的详细描述： 以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本 专利技术。 实施例1: (1)向去离子水中加入一定量的间苯二胺单体，使其浓度达到2w/v%，再向该溶 液中加入一定量樟脑磺酸和三乙胺，使其浓度分别达到2. 3w/v%和I.lw/v%，混合均勾形 成水相溶液，再将孔径为60纳米的聚砜超滤支撑膜浸入到该水相溶液中，浸渍2分钟，然后 将聚砜超滤支撑膜取出，除掉其表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半芳香聚酰胺复合反渗透膜，其特征在于，该半芳香聚酰胺复合反渗透膜通过界面聚合法在超滤支撑膜表面生成一层均匀涂覆的半芳香聚酰胺功能分离层而形成，具体由以下制备方法得到：(1)将超滤支撑膜直接浸入到含间苯二胺、樟脑磺酸和三乙胺的水相溶液中，浸渍0.5‑10分钟，取出后除去所述超滤支撑膜表面过量的水相溶液；所述水相溶液中间苯二胺的浓度为0.5‑4.0w/v％，樟脑磺酸的浓度为0.5‑4.6w/v％，三乙胺的浓度为0.6‑3.5w/v％；(2)再浸入到浓度为0.05‑0.5w/v％的含环已基‑1,3,5‑三甲酰氯的油相溶液中，进行界面聚合反应，反应时间为0.4‑8分钟，从而在超滤支撑膜表面生成一层半芳香聚酰胺功能皮层，形成初生态复合反渗透膜；(3)取出后除去所述初生态复合反渗透膜表面过量的油相溶液，进行热处理，热处理温度为70‑90℃，热处理时间为3‑20分钟，最后用去离子水冲洗即可得到半芳香聚酰胺复合反渗透膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，吴非洋，张梦，潘献辉，于慧，宋杰，
申请(专利权)人：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12