[发明专利]一种高通量聚酰胺复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高通量聚酰胺复合膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：在聚砜底膜上涂覆水相溶液，除掉底膜表面残余的水相溶液；继续涂覆油相溶液，除掉膜片表面残余的油相溶液；将涂覆后的干膜片在微波干燥箱热处理，得到高通量聚酰胺复合膜；水相溶液包括混合均匀的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、低沸点有机溶剂、吸酸剂和多元胺，油相溶液为多元酰氯的异构烷烃溶液。本发明的水相溶液需要同时使用阴阳离子表面活性剂，使用其复配的特殊性质与低沸点有机溶剂形成了一个均匀“包裹”形态，低沸点溶剂以一定粒径均匀分散在水相中，在微波热处理过程中，低沸点有机分子能够快速逸出形成有效的水分子通道，提升膜性能。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种高通量聚酰胺复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

日趋严重的水污染以及全球淡水资源的匮乏是21世纪人类面临的最严峻的问题之一。目前世界上超过三分之一的人口生活在缺乏淡水供应的国家。基于复合膜分离技术的海水淡化和污水回用是增加淡水资源的有效途径，经过 30 多年的高速发展，聚酰胺复合膜已发展成为最先进、高效和使用最广泛的膜类型。

聚酰胺复合膜般由聚砜底膜等反渗透底膜和聚酰胺致密皮层构成，其中，实现物质筛分的关键层为致密的聚酰胺致密皮层，聚酰胺致密皮层一般由溶解于水相的芳香胺单体或哌嗪与溶解于油相的芳香酰氯单体经水油界面的界面聚合反应制得。而界面聚合反应包含水相和油相。为了提高复合膜的水通量，需要对膜性能进行改性，改性的总体目标就是增加膜片的亲水性或者在聚酰胺致密皮层增加更利于水通过的“水通道”。现有技术中聚酰胺复合膜的“水通道”的制备一般是经过在水相或者油相中添加纳米粒子来实现的。虽然纳米粒子对提高水通量较有帮助，但是纳米粒子由于尺寸小，很容易团聚，导致用纳米粒子制备的复合膜不均匀，降低复合膜水通量。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种高通量聚酰胺复合膜及其制备方法和应用，其解决了现有聚酰胺复合膜的“水通道”不均匀，导致复合膜水通量降低的技术问题。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种高通量聚酰胺复合膜的制备方法：包括以下步骤：

S1：在水中加入阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和低沸点有机溶剂，混合均匀，继续加入吸酸剂和多元胺，混合均匀后得到水相溶液；

S2：将多元酰氯溶解于异构烷烃溶剂中，得到油相溶液；

S3：将S1制备的水相溶液涂覆在渗透膜底膜上，静置使水相溶液吸附到渗透膜底膜上，继续除掉底膜表面残余的水相溶液，得到干膜片；

S4：将S2制备的油相溶液涂覆在S3的干膜片上，静置，除掉膜片表面残留的油相，得到复合干膜片；

S5：将S4的复合干膜片热处理，得到高通量聚酰胺复合膜。

S1步骤中，水相溶液中的阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂作为“复配离子对”。由于“复配离子对”的存在，原本不易溶于水或微溶于水的的低沸点有机溶剂能够均匀的被包裹在阴阳离子表面活性剂“复配离子对”的疏水相中，形成具有一定纳米尺寸的低沸点有机溶剂微区，进而能够均匀的溶解在水溶液中。由于“复配离子对”对有机分子有增效溶解作用，所以在界面聚合过程中，低沸点有机溶剂被传输到油相中。界面聚合是由水相多胺单体扩散到油相中进行反应，因此低沸点有机溶剂被留在聚酰胺功能分离层中。

可选地，S1步骤中所述阴离子表面活性剂为四丁基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月硅酸钠、樟脑磺酸钠、柠檬酸钠中的至少一种；