耐污染抗氧化复合反渗透膜的设计、制备及成膜机理研究

常规聚酰胺复合反渗透膜普遍易污染、易氧化。本课题基于原有的研究基础，设计、合成几种关键功能单体，采用界面聚合法分别在特定聚酰胺表面接枝超薄抗氯层、掺杂无机纳米微粒，研制系列耐污染抗氧化的复合反渗透膜，并利用分子模拟方法探索成膜机理。主要研究内容为：1.设计、合成几种关键功能单体；2.采用二次界面聚合法在耐污染聚酰胺脲基膜表面接枝一层具"纳滤效应"的超薄抗氯层，制备系列耐污染抗氧化聚酰胺脲反渗透膜，并对膜进行表征；3.通过界面聚合法将无机纳米微粒分别掺杂到聚酯酰胺和聚砜酰胺层制得系列耐污染抗氧化纳米复合反渗透膜，并对纳米微粒和膜进行表征。4.进行膜动态污染和氧化试验，分析膜的耐污染与抗氧化性能。5.利用分子模拟方法，模拟上述膜改性前后的分子结构模型，计算膜表面结合能及复合膜体系的能量组成，分析聚酰胺基膜与超薄抗氯层、纳米微粒间的作用力及改性膜的稳定性，揭示成膜机理，进一步指导反渗透膜的研制。

常规聚酰胺复合反渗透膜普遍易污染、易氧化。本项目基于原有的研究基础，设计、合成了三种关键功能单体，采用界面聚合法分别在特定聚酰胺基膜表面接枝超薄抗氯层、掺杂无机纳米微粒，研制系列耐污染抗氧化的复合反渗透膜，并利用分子动力学模拟方法探索成膜机理。具体研究成果如下：1.采用绿色化工艺合成了三种关键功能单体5-异氰酸酯基-异酞酰氯（ICIC）、N,N’-二甲基间苯二胺（DMMPD）和2,2-二氟丙烷-1,3-二胺；2.通过一次或二次界面聚合法制得系列耐氧化的聚酰胺-氨酯反渗透基膜，同时将无机纳米微粒——NaA分子筛和纳米银添加其中制得了系列耐污染抗氧化聚（酰胺-氨酯@酰亚胺）纳米复合反渗透膜。3.采用二次界面聚合法在耐污染聚酰胺-脲基膜的表面原位接枝超薄抗氯层——聚酰亚胺和聚氟酰胺，制得了耐污染抗氧化的聚（酰胺-脲@酰亚胺）和（酰胺-脲@氟酰胺）聚反渗透复合膜；4.获得了二次界面聚合法的反渗透复合膜制膜规律；5. 采用分子动力学模拟方法从微观角度探明了超薄抗氯层和无机纳米微粒对二次界面聚合反渗透复合膜的分离性能和抗氧化性能的作用机理，为面向不同应用领域的功能化反渗透复合膜的研制和开发开拓了新的研究思路和实验方法。