芳香聚酰胺反渗透膜具有优良的物化稳定性, 耐强碱、耐油脂、耐有机溶剂、耐高温和耐日光性能优良[1]。尽管芳香聚酰胺反渗透复合膜存在诸多优点, 但仍存在着自身的不足, 在使用过程易污染、耐氯性能差是制约其发展和应用的关键问题。
目前, 针对芳香聚酰胺复合膜的结构特征, 可以对其表皮层和支撑层分别进行材料和结构的优化。
1 聚酰胺反渗透膜的优化结构和组成
1.1 界面聚合方法
浸渍被覆法是最常用的方法, 但其存在诸多缺点。为了克服浸渍被覆法的缺点, 目前最先进的制膜方法是采用具有温度调节功能的狭缝模涂机涂覆水溶液和有机溶液, 采用橡胶刮板擦拭器或气刀除去水溶液被覆层。
1.2 支撑体的控制
聚酰胺反渗透膜是由多孔支撑体和活性分离层组成, 可以对两者分别进行优化以得到最佳性能。研究人员研究表明基膜孔径越大, 在膜孔内生成的聚酰胺越多, 而支撑体表面的聚酰胺分离层越薄, 因此出现缺陷的几率越大, 从而导致脱盐率下降, 通量增大。基膜的孔越多、孔径越大、亲水性越差, 制备得到的复合膜通量越高。
1.3 界面聚合单体材料的发展
目前, 已经商品化的聚酰胺复合反渗透膜, 如间苯二胺 (MPD) 与均苯三甲酰氯 (TMC) 界面聚合制备的FT-30复合反渗透膜, 均苯三胺与TMC/间苯二甲酰氯 (IPC) 混合物界面聚合制备的UTC-70复合反渗透膜, MPD与TMC/IPC混合物界面聚合制备的CPA2复合反渗透膜。
1.4 添加剂改性
在成膜过程中加入醇、醚醇、极性疏质子溶剂等添加剂能够改变反应单体的扩散速率和反应速率, 从而提高膜通量。熊津豪威株式会社的申请号为KR20050068203的专利, 涉及一种聚酰胺反渗透复合膜, 该膜通过使用具有各自含醇基的至少两个叔胺的多官能叔醇胺作为投入胺水溶液 (含有多官能芳族胺单体) 中的添加剂, 提供用于形成聚酰胺反渗透复合膜的活性层的胺水溶液, 在通过其与多官能酰卤单体界面聚合生成反渗透复合膜的活性层, 所述聚酰胺反渗透复合膜具有提高的透水性和除盐性。
1.5 试剂浸泡处理
将反渗透膜进行化学试剂浸泡处理也是常用的化学改性方法之一, 常用的化学试剂如有机酸、无机酸和苯酚等[2]。申请号为CN200610051219的专利, 涉及一种耐氧化复合反渗透膜, 成包括无纺布层、聚砜支撑层和在聚砜支撑层上的聚酰胺层, 其特点是:将聚酰胺层在过硫酸盐溶液中浸泡, 然后烘干, 得到耐氧化复合反渗透膜;该膜具有较高的耐氯性能和抗污染性能。
1.6 膜表面接枝改性
接枝改性是一种较常用的改性方法, 其中化学接枝的应用最为普遍, 接枝改性一般只改变膜表面性质而对膜的本体结构几乎无破坏性, 是一种较温和的改性方法。申请号为CN201310756414的专利, 涉及一种抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜, 其通过氧化还原引发自由基聚合的方法在将聚酰胺反渗透复合膜的表面接枝两性离子聚合物聚4- (2-磺乙基) -1- (4-乙烯基苄基) 吡啶甜菜碱, 得到的抗污染易清洗的聚酰胺反渗透复合膜抗污染能力强, 污染后可以通过改变进水的盐浓度来对膜表面进行物理清洗, 不需要有机化学清洗剂, 提高膜的耐用性。
1.7 表面涂覆
表面涂覆法常用的和研究中的亲水性聚合物包括聚乙烯醇 (PVA) 、嵌段聚醚酰胺树脂、聚乙二醇基水凝胶、热敏型共聚物P (NIPAM-co-Am) 等, 其中PVA己成功应用于低污染商品复合反渗透膜的生产。申请号CN201210433906的专利, 涉及一种抗污染反渗透膜, 其包括无纺布、聚砜支撑层、含PVA分子的聚酰胺脱盐层及PVA交联涂层, 其通过在含有PVA分子的聚酰胺层上通过浸涂法两步涂覆交联的PVA层, 得到的膜具有抗污染反渗透还具有高通量、高脱盐率及容易制备的特点。由于PVA涂层在水流冲刷下的稳定性, 从而提高了抗污染效果及抗污染的持久性。
1.8 有机材料与无机材料共混
将纳米材料与聚酰胺聚合物材料有机结合也是一种新的途径。申请号为CN201310339672的专利, 涉及一种表面矿化的高亲水性复合反渗透膜, 其包括在高分子脱盐层上通过溶液交替浸渍矿化技术复合有一层硫酸钡涂层, 在现有聚酰胺类复合反渗透膜表面沉积高亲水无机材料, 使得复合反渗透膜的亲水性得到大大提高。
1.9 自组装
自组装常采用亲水性聚合物和纳米材料作为材料, 通过氢键、配位键等作用得到超分子结构的过程。
2 聚酰胺反渗透膜的展望
目前, 对交联芳香聚酰胺复合反渗透膜的结构改进和性能提高仍有很大的潜力。例如, 复合膜支撑膜的改进, 新型功能单体的开发, 复合膜制备工艺的改进和参数的优化, 高抗污染和抗氧化膜的研究和开发等。随着人们对膜内的传递机理、界面聚合反应机理以及膜污染和氧化降解机理的深入认识, 反渗透膜技术也将进入一个新的发展阶段。
摘要：对聚酰胺反渗透膜的结构改进和性能提高仍有很大的潜力, 本文对聚酰胺反渗透膜的结构和组成优化作了具体的分析, 并对聚酰胺反渗透膜的发展作了展望。
关键词：聚酰胺,反渗透,膜,优化
参考文献
[1] 周勇, 潘巧明, 郑根江.芳香聚酰胺类反渗透膜的研究进展[J].水处理技术, 2009, 35 (1) :5-10.
[2] 蔡邦肖.聚酰胺复合膜的改性及其选择渗透性[J].膜科学与技术, 2003, 23 (4) ) :25-29.