一种具有高硼酸截留率的聚酰胺反渗透膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113828161A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202010579440.2(22)申请日2020.06.23(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园1号(72)发明人陈博贤赵璇(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理有限责任公司11258代理人谭玲玲(51)Int.Cl.B01D67/00(2006.01)B01D71/56(2006.01)C02F1/44(2006.01)C02F101/10(2006.01)C02F103/08(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图1页(54)发明名称一种具有高硼酸截留率的聚酰胺反渗透膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种具有高硼酸截留率的聚酰胺反渗透膜及其制备方法，还涉及该反渗透膜在海水、苦咸水中去除硼酸的应用。具体地，本发明涉及一种表面交联的聚酰胺反渗透膜，其包含聚酰胺基础膜和接枝到所述聚酰胺基础膜上的交联聚乙烯亚胺层，其中所述交联聚乙烯亚胺层是由直链聚乙烯亚胺形成的。本发明还涉及该反渗透膜的制备方法及其在硼酸去除中的应用。CN113828161ACN113828161A权利要求书1/1页1.一种表面交联的聚酰胺反渗透膜，其包含聚酰胺基础膜和接枝到所述聚酰胺基础膜上的交联聚乙烯亚胺层，其中所述交联聚乙烯亚胺层是由直链聚乙烯亚胺形成的。2.如权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜，其中，所述聚酰胺反渗透膜为用于海水、苦咸水的反渗透膜。3.如权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜，其中，所述聚酰胺反渗透膜的水接触角小于60度，优选小于50度，更优选小于40度。4.如权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜，其中所述直链聚乙烯亚胺的重均分子量介于60000-80000g/mol之间。5.如权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜，其中，所述交联剂为戊二醛。6.如权利要求1所述的聚酰胺反渗透膜，其中，所述聚酰胺反渗透膜具有78％或更高的硼酸截留率。7.一种用于制备如权利要求1-6中任意一项所述的表面交联的聚酰胺反渗透膜的方法，所述方法包括：a)用碳化二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺活化聚酰胺基础膜；b)用直链聚乙烯亚胺接枝经活化的聚酰胺基础膜，从而形成聚乙烯亚胺接枝的聚酰胺基础膜；c)采用交联剂对聚乙烯亚胺接枝的聚酰胺基础膜上的聚乙烯亚胺进行交联，从而形成表面交联的聚酰胺反渗透膜。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述交联剂为戊二醛。9.权利要求1-6中任意一项所述的表面交联的聚酰胺反渗透膜或可通过权利要求7-8中任意一项所述的方法得到的表面交联的聚酰胺反渗透膜用于分离海水、苦咸水中硼酸的应用。10.一种用于分离海水、苦咸水中硼酸的膜系统，其包含权利要求1-6中任意一项所述的表面交联的聚酰胺反渗透膜或可通过权利要求7-8中任意一项所述的方法得到的表面交联的聚酰胺反渗透膜。2CN113828161A说明书1/8页一种具有高硼酸截留率的聚酰胺反渗透膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种反渗透膜，更具体地，本发明涉及一种表面交联的聚酰胺反渗透膜及其制备方法。本发明还涉及利用该反渗透膜分离海水、苦咸水中硼酸以及含有该反渗透膜的膜系统。本发明属于材料制备及除盐技术领域。背景技术[0002]硼酸具有急性毒性、慢性毒性和生殖毒性，进入水体中会影响生态环境及人类健康，美国已将硼列为环境雌激素优先研究的化学品之一。很多国家在饮用水标准中对硼的浓度进行了限制，灌溉水水质标准中也对硼的浓度进行了明确的限制。世界卫生组织在1993年实施的《饮用水卫生准则》中首次规定了硼的浓度限值，将硼的推荐指导含量暂定为0.3mg/L，1998年又提高到0.5mg/L。由于硼在地壳中的丰度较高以及硼在多个领域的广泛应用，使得硼在地表水、地下水、海水等水体中都有一定的浓度分布，例如硼在地表水中浓度为0.1-10mg/L，地下水中的浓度为5-100mg/L，海水中硼的平均浓度为4.6mg/L，因此，除硼是水资源开发与利用的重要内容。[0003]膜技术尤其是反渗透技术在海水淡化和苦咸水净化中起着越来越重要的作用，许多类型的商业反渗透膜已经被用于硼酸的去除。通常情况下，反渗透膜对于盐分物质的截留率较高，能够达到97％以上。但是，商业反渗透膜只能去除去大约30-80％的硼酸。这主要归因于两个方面，首先，硼通常在原水中以硼酸形式存在，而硼酸的分子直径通常小于商业反渗透膜的膜孔孔径。其次，硼酸能够通过氢键与反渗透膜的有效层结合，导致硼酸可能以不带电荷的质子酸的形式进入膜并以非离子方式扩散通过膜。此外，反渗透膜去除硼酸的效率还受到膜材料、原水pH值等的影响，除硼效率较低。[0004]实际应用中，为了提高硼酸的截留率，进行了多种方法的尝试，其中最主要