一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法技术

本发明专利技术公开了一种高效的水处理方法，具体是指一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法。本发明专利技术是将芳香醛衍生物溶解至醇

【技术实现步骤摘要】
一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法


[0001]本专利技术涉及一种高效的水处理方法，具体是指一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法。

技术介绍

[0002]反渗透膜技术广泛应用拓展了新的淡水来源(如海水淡化、苦咸水脱盐)，实现了水的再生利用(如污水净化)。尤其自超薄复合反渗透膜出现后，反渗透工艺的产水效率与产水水质获得了巨大进步，成为解决淡水供应问题最直接有效的方法。当前反渗透膜市场的主流产品是芳香聚酰胺类复合膜，该材料具有大通量和优异的离子脱除性能，但目前聚酰胺膜材料在工程应用中面临两个难点：(1)原水中普遍使用的活性氯杀菌氧化剂会显著氯化降解聚酰胺膜结构，严重制约膜使用寿命；(2)反渗透膜表面特殊的物化环境易导致污染物吸附累积，进而导致严重的膜污染问题。因此，制备耐氧化、抗污染的反渗透膜材料，对于推动反渗透膜技术的广泛应用具有重要意义。
[0003]目前，反渗透膜耐氧化和抗污染性强化主要采用物理涂覆工艺，通过在膜表面引入亲水化高分子保护层(物理涂敷法)，阻止水体中活性氯分子和污染物对膜表面的接触和积累，该方法虽具有一定作用，但涂覆层渗透阻力较大，对膜渗透通量产生不利影响，而且保护层在错流环境下的逐渐泄露流失问题也亟待解决。
[0004]针对现有问题，研究者提出采用含有亲水化基团的改性分子对膜表面氯敏性氨基基团进行化学改性，使其无法再与水体活性氯发生反应。该方法既可提高膜材料本身的耐氧化性，又强化了膜表面亲水性提高了抗污染能力，避免了额外引入涂敷层对膜渗透性的不利影响，经改性处理的反渗透膜材料兼具良好的抗污染性和耐氯氧化性，具有重要的应用潜力。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对聚酰胺反渗透复合膜易被水体中活性氯氧化失效的问题，提供一种去除膜表面氯敏性氨基基团的后处理改性策略，同时引入抗污染功能基团，使改性后的反渗透膜材料兼具良好的抗污染性和耐氯化性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法，包括如下步骤：
[0008](1)将芳香醛衍生物溶解至醇
‑
水混合溶剂中，配制为改性溶液，其中醇
‑
水混合溶剂中的含醇质量百分比为10
‑
30％，改性溶液中芳香醛衍生物的质量百分比为0.5
‑
2％；醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、或丁醇中一种；芳香醛衍生物为对羟基苯甲醛、对羧基苯甲醛、对磺酸苯甲醛、或苯甲醛
‑
2,4
‑
二磺酸钠中的一种；
[0009]配置质量百分比0.05
‑
0.2％的有机强酸水溶液作为催化溶液，有机强酸催化剂可为三氟甲磺酸，3
‑
硝基苯磺酸，三氯乙酸，氨基磺酸中的一种；
[0010]作为优选，其中醇类溶剂质量百分比为20
‑
25％；芳香醛衍生物质量百分比为0.8
‑
1.5％；有机酸催化剂质量百分比为0.08
‑
0.15％；
[0011](2)将预制好的反渗透膜先浸入40
‑
60℃的改性溶液中，保持5
‑
30分钟后吹扫去除多余溶液；再浸入催化溶液中保持2
‑
10分钟，取出送入60
‑
80℃烘箱中热处理5
‑
10分钟，取出后放入纯水中备测。作为优选，其中改性溶液加热温度控制为45
‑
55℃，在改性溶液的浸泡时间为10
‑
20分钟；膜在烘箱中的热处理时间为6
‑
8分钟。
[0012]作为优选，上述一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法中所述反渗透膜是通过下述步骤制备得到的：
[0013](1)采用一种超滤基膜，将基膜浸入30％异丙醇水溶液中清洗12小时，浸入清水冲洗待用，超滤膜的材料采用聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、或聚偏氟乙烯中的一种；作为优选，超滤基膜截留分子量为40000
‑
60000；
[0014](2)将多元胺单体溶解至水相溶液中，配置质量百分比浓度为0.5％
‑
5％，其中多元胺单体为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、乙二胺、1,4
‑
环己二胺、或哌嗪中的一种；作为优选，多元胺单体质量百分比为1％
‑
3％；
[0015](3)将多元酰氯单体溶解至烷烃类有机溶剂中，多元酰氯单体浓度控制在质量百分比为0.1
‑
0.5％，其中多元酰氯是1,4
‑
环己二酰氯、丁二酰氯、联苯二乙酰氯、4,4
’‑
氧二(苯甲酰氯)、或均苯三甲酰氯的一种；烷烃类有机溶剂是戊烷、己烷、环己烷、或庚烷中的一种；作为优选，多元酰氯单体质量百分比为0.2
‑
0.4％；
[0016](4)将超滤基膜放入水相溶液中1
‑
5分钟，取出后去除多余溶液，再浸入有机相溶液中1
‑
5分钟，取出后将膜送入80
‑
120℃烘箱中热处理5
‑
20分钟，制备好的反渗透膜放入纯水中备用。作为优选，热处理温度为90℃
‑
100℃；热处理时间为10
‑
15分钟。
[0017]与现有反渗透膜改性技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]本专利技术改进了传统聚酰胺反渗透膜抗氧化表面改性修饰的工艺，通过芳香醛衍生物与聚酰胺反渗透膜表面残余氨基之间发生“醛
‑
胺”反应，将容易受到活性氯攻击的膜表面伯氨基(
‑
NH2)转化为稳定的芳香类亚胺(
‑
N＝C
‑
)，显著强化聚酰胺反渗透膜的耐氯性，同时利用芳香醛衍生物结构中苯环侧基的多样性，引入了多种亲水基团(羟基，羧基，磺酸基)，进一步增强表面亲水性。此外，本专利还采用催化溶液处理工艺，特别地，采用有机强酸为“醛
‑
胺”反应催化剂，与常规弱酸类有机催化剂(甲酸，乙酸，丙酸等)相比，显著提高芳香醛基团与伯胺之间反应速度。本专利本专利技术涉及的改性工艺实现了聚酰胺反渗透膜耐氯性和抗污染性的同步强化。
[0019]相比于已有专利(CN202111611559.4)中采用戊二醛处理聚酰胺膜材料表面，本专利采用芳香醛基团与膜上伯胺反应，所形成亚胺键(
‑
C＝N
‑
)两侧均为苯环结构，与戊二醛与伯胺形成的亚胺(只有一侧为苯环，另一次为直链烷基)相比，化学稳定性更强，不易水解，可以持久地增强膜的耐氯性能。此外，相比于已有专利(N202010645978.9，CN201310201580.6，CN201910025911.2，CN202010325702.2)中，采用戊二醛为交联剂，将其它功能分子层化学接枝到膜表面，本专利直接利用芳香醛衍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将芳香醛衍生物溶解至醇
‑
水混合溶剂中，配制为改性溶液，其中醇
‑
水混合溶剂中的含醇质量百分比为10
‑
30％，改性溶液中芳香醛衍生物的质量百分比为0.5
‑
2％；醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、或丁醇中一种；芳香醛衍生物为对羟基苯甲醛、对羧基苯甲醛、对磺酸苯甲醛、或苯甲醛
‑
2,4
‑
二磺酸钠中的一种；配置质量百分比0.05
‑
0.2％的有机强酸水溶液作为催化溶液，有机强酸催化剂可为三氟甲磺酸，3
‑
硝基苯磺酸，三氯乙酸，氨基磺酸中的一种；(2)将预制好的反渗透膜先浸入40
‑
60℃的改性溶液中，保持5
‑
30分钟后吹扫去除多余溶液；再浸入催化溶液中保持2
‑
10分钟，取出送入60
‑
80℃烘箱中热处理5
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10分钟，取出后放入纯水中备测。2.根据权利要求1所述的一种基于协同强化反渗透膜耐氯性和抗污染性的改性方法，其特征在于，所述反渗透膜是通过下述步骤制备得到的：(1)采用一种超滤基膜，将基膜浸入30％异丙醇水溶液中清洗12小时，浸入清水冲洗待用，超滤膜的材料采用聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、或聚偏氟乙烯中的一种；(2)将多元胺单体溶解至水相溶液中，配置质量百分比浓度为0.5％
‑
5％，其中多元胺单体为间苯二胺、对苯二胺、邻苯二胺、乙二胺、1,4
‑
环己二胺、或哌嗪中的一种；(3)将多元酰氯单体溶解至烷烃类有机溶剂中，多元酰氯单体浓度控制在质量百分比为0.1
‑
0.5％，其中多元酰氯是1,4
‑
环己二酰氯、丁二酰氯、联苯二乙酰氯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海，洪子奇，俞三传，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：