一种高通量复合反渗透膜的制备及性能研究(2)
海德能公司(Hydranautics,Inc.)推出的CPA2反渗透复合膜，其功能超薄复合层也是由间苯二胺与间苯甲酸氯/均苯三甲酰氮通过界面聚合制得，复合膜性能与FT-30反渗透复合膜相近。
单体的种类对复合膜性能起决定性的作用，由不同结构的单体所制备的复合膜性能差别很大。为了提高复合膜的性能，带有功能基团的多元酰氯衍生物也可用于界面聚合制备复合膜。Zhou等[6]利用5-氯甲酰氧基间笨二甲酰氯与间苯二胺在多孔聚砜支撑膜上界面聚合制备了聚酰胺酯复合反渗透膜，生成的活性表皮层除酰胺基因(-CONH-)和氨基甲酸醋基团(-OCONH-)外，还有羧基和羟基基团。制得的复合膜截留率及水通量均高于相同制备条件下由均苯三甲酰氯与间苯二胺所制得的复合膜。Liu等[7]以5-异氰酸基间苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯为油相活性单体，在聚砜支撑膜上与间苯二胺界面聚合得到一种带有亲水交联结构的表面活性聚酰胺层，这种复合膜对有机水溶液显示出良好的分离效果。有关单体的结构对复合膜性能的影响，武培怡等[8]对其作了较好的评述。而界面聚合工艺条件等对反渗透复合膜性能的影响，除文献[9-10]略有报道，其他的研究报道相对较少。
反渗透机理主要有氢键理论、优先吸附毛细孔流理论和溶液扩散理论。
（1）氢键理论:
该理论基于一些离子和分子能通过膜的氨键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列型的扩散来进行传递。在压力的作用下，溶液中的水分子和醋酸纤文素的活化点-羰基上氧原子形成氢键，而原来的水分子形成的氧键被断开。水分子解离出来并随之转移到下一个活化点，并形成新的氨键。通过这一连串氢键的形成与断开，使水分子离开膜表面的致密活化层，由于多孔层含有大量毛细管水，所以水分子能畅通流出膜外[11]。
（2）优先吸附毛细孔流理论：
Souriajan等人提出了优先吸附毛细孔流理论。他们以氯化钠水溶液为例，溶质是氯化钠，溶剂是水，膜表面能选择性吸水，因此水被优先吸附在膜表面上，而对氯化钠排斥。在压力作用下，优先吸附的水通过膜，就形成了脱盐的过程[12]。
（3）溶液扩散理论:
Lonsdale和Riley等人提出溶解扩散理论。该理论假定膜是无缺陷的“完整的膜”，溶剂和溶质透过膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推动力下，从膜的一侧向另一侧进行扩散，直至透过膜。溶剂和溶质在膜中的扩散服从Fick定律，这种模型认为溶剂和溶质都可能溶于均质或非多孔型膜表面，以化学位差为推动力（常用浓度差或压力差来表示），分子扩散使它们从膜中传递到膜下部。因此，物质的渗透能力不仅取决于扩散系数，而且取决于其在膜中的溶解度。溶质的扩散系数比水分子的扩散系数小得越多，高压下水在膜内的移动速度就越快，因而透过膜的水分子数量就比通过扩散而透过去的溶质数量更多[11]。
1.2 界面聚合
界面聚合法是目前世界上最有效制备复合反渗透膜的方法，同时也是工业化生产膜品种最多和产量最大的方法[13]。界面聚合法以其操作简单及容易控制等优点在膜技术领域得到广泛应用[14]。并且由于界面聚合法可以制备出纳米级的超薄聚合层，使该类膜在低压下兼具较高的选择性和渗透性，因此在膜分离领域备受关注和重视[15]。
界面聚合反应是高分子化学的基本反应。在聚合反应中，聚合物的产量大，品种多，应用广。界面聚合的设备简单，操作容易，制备高分子量的聚合物往往不需要严格的等当量比，可连续性获得聚合物，反应快速，常温聚合作用可不加热[16]。界面聚合是利用两种反应活性很高的单体或者是预聚物(通常为多元胺和多元酰氯)在两种互不相溶的溶剂(水相和有机相)界面处发生聚合反应，从而