甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及反滲透膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜及其制備方法。所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜包括基底層、混合支撐層，以及固化于所述混合支撐層的致密層；所述混合支撐層由交聯(lián)結(jié)合的聚砜和表面脫乙酰化的甲殼素晶須組成。所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜中的甲殼素晶須具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐氯性，而脫乙酰化的甲殼素晶須具有較強(qiáng)的親水性和抗菌性，可以提高反滲透膜的耐污染性和水通量，最終使得反滲透膜不僅表現(xiàn)出更好的耐用性而且還有良好的抗污染性和水通量，同時(shí)環(huán)保無污染。

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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜及其制備方法
本專利技術(shù)涉及反滲透膜
，尤其涉及一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，地球淡水總含量已經(jīng)不能滿足人們生活所需，海水淡化以及凈水為解決當(dāng)今世界面臨的水資源短缺問題提供了非常有效的途徑。其中，無論是海水淡化還是凈水行業(yè)，反滲透膜已經(jīng)成為當(dāng)今最常用的膜。在各類反滲透膜中，聚酰胺復(fù)合反滲透膜由于其優(yōu)異的分離性能和透過性能成為當(dāng)今反滲透膜的主流。在反滲透膜的實(shí)際應(yīng)用中，由于懸浮物質(zhì)和溶解物質(zhì)在膜表面的吸附會(huì)造成膜通量的下降，因此制備長期保持高水通量且耐污染的反滲透膜成為迫切的需要。在聚酰胺致密層的表面涂覆聚乙烯醇涂層可以有效提高膜表面的親水性，從而提高膜的水通量，并降低有機(jī)物、膠體、過渡金屬離子在膜表面的吸附。然而聚乙烯醇是通過物理吸附作用與聚酰胺致密層結(jié)合在一起的，在反滲透膜的使用過程中會(huì)逐漸溶解于水中，最終失去抗污染性能。近年來出現(xiàn)了一系列制備抗污染反滲透膜的方法，包括在反滲透膜中引入銀納米管、二氧化鈦顆粒、季氨鹽類抗菌藥物等。然而，抗菌類化合物在反滲透膜中的使用引起人們對于健康和環(huán)境保護(hù)方面的擔(dān)憂。近年來，也有相關(guān)研發(fā)人員披露了在反滲透膜中引入殼聚糖涂層的方法，如申請?zhí)枮?01450289以及104906963的專利技術(shù)專利申請。雖然殼聚糖是天然高聚物，具有高親水性和抗菌性，可以提高反滲透膜的抗污染能力和水通量。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，殼聚糖涂層會(huì)易發(fā)生氧化降解并逐漸溶解于水溶液中，最終使得反滲透膜水通量下降并失去抗污染性能。因此，面對水通量以及耐污染性能等方面的問題，有必要尋找新的反滲透膜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有向反滲透膜耐污染性能不佳導(dǎo)致膜通量下降，聚乙烯醇涂層和殼聚糖涂層容易降解導(dǎo)致抗污染性能失效以及抗菌類藥物在反滲透膜中對人體、環(huán)境不友好等問題，提供一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜。同時(shí)，本專利技術(shù)還相應(yīng)的提供所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的制備方法。為達(dá)到上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)實(shí)施例采用了如下的技術(shù)方案：一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜包括基底層、混合支撐層，以及固化于所述混合支撐層的致密層；所述混合支撐層由交聯(lián)結(jié)合的聚砜和表面脫乙酰化的甲殼素晶須組成。以及，上述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的制備方法，至少包括以下步驟：步驟S01.對甲殼素晶須進(jìn)行脫乙酰化反應(yīng)處理；步驟S02.將脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜分散于分散液中形成溶液，加熱處理使脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，然后涂覆于基底表面成膜；步驟S03.將包含膜的所述基底浸入去離子水中，使膜層固化成多孔結(jié)構(gòu)的混合支撐層；步驟S04.將間苯二胺溶液、均苯三甲酰氯溶液先后涂覆于所述混合支撐層表面，獲得致密層；并經(jīng)過漂洗、干燥處理，得到甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜。本專利技術(shù)上述實(shí)施例提供的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，在支撐層中混入表面脫乙酰化的甲殼素晶須形成混合支撐層，一方面，甲殼素晶須具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐氯性，而脫乙酰化的甲殼素晶須還具有較強(qiáng)的親水性和抗菌性，可以提高反滲透膜的耐污染性和水通量，最終使得反滲透膜不僅表現(xiàn)出更好的強(qiáng)度而且還有良好的耐污染性和水通量，同時(shí)環(huán)保無污染。本專利技術(shù)上述實(shí)施例提供的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的制備方法，采用堿液對甲殼素進(jìn)行脫乙酰化處理，再與聚砜共同分散然后涂覆成具有多孔結(jié)構(gòu)的混合支撐層，并且通過間苯二胺和均苯三甲酰氯在混合支撐層界面的聚合反應(yīng)，得到了包含甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，該制備方法原料來源便捷，工藝條件簡單，且得到的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜強(qiáng)度大，而且耐污染性和水通量得到提高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例提供的甲殼素掃描電鏡示意圖。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜包括基底層、混合支撐層，以及固化于所述混合支撐層的致密層；所述混合支撐層由交聯(lián)結(jié)合的聚砜和表面脫乙酰化的甲殼素晶須組成。在本專利技術(shù)中，甲殼素晶須的脫乙酰化率不超過40％。高于55％的脫乙酰化率會(huì)生成殼聚糖。在水凈化過程中，往往在預(yù)處理階段加入活性氯殺菌消毒。殼聚糖在游離氯存在的條件下易發(fā)生氧化降解，生成水溶性的殼寡糖，最終逐漸溶解于水，使得反滲透膜水通量降低并失去抗菌性。因此反滲透膜的耐氯性成為重要的性能指標(biāo)。本專利技術(shù)采用聚合度超過3000的甲殼素制備甲殼素晶須。并通過晶須表面的脫乙酰化(脫乙酰化率≤40％)，使得晶須具有抗菌性和親水性。這種高分子量的結(jié)晶結(jié)構(gòu)在常溫下不易與游離氯等氧化劑發(fā)生反應(yīng)，從而使得反滲透膜擁有持久的抗菌性和較高的水通量。同時(shí)甲殼素晶須的力學(xué)性能優(yōu)越，可以對復(fù)合膜結(jié)構(gòu)起到增強(qiáng)作用。在一實(shí)施例中，甲殼素晶須由聚合度大于3000(分子量大約700,000g/mol)的甲殼素轉(zhuǎn)變而來，甲殼素晶須的形貌如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)如式(I)所示；甲殼素晶須脫乙酰化的過程如式(II)所示。進(jìn)一步優(yōu)選地，混合支撐層的厚度為45～50μm；所述混合支撐層為多孔結(jié)構(gòu)膜層，未脫乙酰化的甲殼素晶須對多孔結(jié)構(gòu)具有一定的增強(qiáng)作用，避免膜層在反滲透處理過程中發(fā)生坍塌，從而延長反滲透膜的使用壽命。優(yōu)選地，所述致密層為聚酰胺層，該聚酰胺層由間苯二胺、均苯三甲酰氯聚合而成。優(yōu)選地，基底層為無紡布基底層。本專利技術(shù)實(shí)施例提供的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，在支撐層中混入表面脫乙酰化的甲殼素晶須形成混合支撐層，甲殼素晶須由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐氯性，脫乙酰化的甲殼素晶須具有較強(qiáng)的親水性和抗菌性，可以提高反滲透膜的耐污染性和水通量，最終使得反滲透膜不僅表現(xiàn)出更好的強(qiáng)度而且還有良好的耐污染性和水通量，同時(shí)環(huán)保無污染。相應(yīng)地，本專利技術(shù)在提供甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供了該甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的一種制備方法。在一具體實(shí)施例中，該甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的制備方法，至少包括以下步驟：步驟S01.對甲殼素晶須進(jìn)行脫乙酰化反應(yīng)處理；步驟S02.將脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜分散于分散液中形成溶液，加熱處理使脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，然后涂覆于基底表面成膜；步驟S03.將包含膜的所述基底浸入去離子水中，使膜層固化成多孔結(jié)構(gòu)的混合支撐層；步驟S04.將間苯二胺溶液、均苯三甲酰氯溶液先后涂覆于所述混合支撐層表面，獲得致密層；并經(jīng)過漂洗、干燥處理，得到甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜。其中，在甲殼素晶須乙酰化處理的步驟前，還可以包括甲殼素晶須的提取步驟。在一優(yōu)選實(shí)施例中，甲殼素晶須的提取方法如下：1)將分子量700,000g/mol的甲殼素以(30～40)g/L的濃度溶解于(2.5～3.5)M的鹽酸溶液中，在(100～110)℃下加熱本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，其特征在于：所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜包括基底層、混合支撐層，以及固化于所述混合支撐層的致密層；所述混合支撐層由交聯(lián)結(jié)合的聚砜和表面脫乙酰化的甲殼素晶須組成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，其特征在于：所述甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜包括基底層、混合支撐層，以及固化于所述混合支撐層的致密層；所述混合支撐層由交聯(lián)結(jié)合的聚砜和表面脫乙酰化的甲殼素晶須組成。2.如權(quán)利要求1所述的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，其特征在于：所述表面脫乙酰化的甲殼素晶須中，甲殼素晶須的脫乙酰化率≤40％。3.如權(quán)利要求1所述的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，其特征在于：所述混合支撐層的厚度為45～50μm；所述混合支撐層為多孔結(jié)構(gòu)膜層。4.如權(quán)利要求1所述的甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜，其特征在于：所述致密層為聚酰胺層；和/或所述基底層為無紡布基底層。5.一種甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜的制備方法，至少包括以下步驟：步驟S01.對甲殼素晶須進(jìn)行脫乙酰化反應(yīng)處理；步驟S02.將脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜分散于分散液中形成溶液，加熱處理使脫乙酰化的甲殼素晶須和聚砜發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，然后涂覆于基底表面成膜；步驟S03.將包含膜的所述基底浸入去離子水中，使膜層固化成多孔結(jié)構(gòu)的混合支撐層；步驟S04.將間苯二胺溶液、均苯三甲酰氯的溶液先后涂覆于所述混合支撐層表面，獲得致密層；并經(jīng)過漂洗、干燥處理，得到甲殼素晶須改性的復(fù)合反滲透膜。6.如權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王冀，張曉民，羅教明，楊佳富，吳術(shù)球，陳劍，
申請(專利權(quán))人：前沿新材料研究院深圳有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44