聚酰胺反渗透复合膜具有高效率、低能耗及高选择性等性能优势,已被广泛应用于水处理领域。在实际运行过程中,为了抑制水中微生物对膜造成的影响,常通过添加活性氯的方式抑制其生长和繁殖,但长期接触残余的活性氯会使聚酰胺分离层氧化降解,导致反渗透膜性能下降,使用寿命缩短。因此,膜氧化是目前聚酰胺反渗透膜在实际应用过程中面临的主要问题之一,开发具有耐氯性能的聚酰胺膜是保证反渗透膜持久、稳定和高效运行的重要途径。具有本征耐氯性能的膜材料开发周期长、应用推广难度大,尚不能满足反渗透发展的需求;膜改性法因设计性强成为提高膜性能研究的热点。现有的聚酰胺膜耐氯改性研究面临两个难题:一是改性可能增大膜渗透阻力导致膜通量降低;二是大部分改性材料被氯化后耐氯能力不可再生。本文针对上述两个问题采取不同的膜改性策略,包括在聚酰胺分离层掺杂纳米颗粒、表面化学接枝和表面静电沉积三种方法,在尽量减少损害膜性能的前提下,提高膜对活性氯的耐受性,同时赋予膜耐氯能力的可再生性,使其在遭受活性氯攻击后可以通过还原处理恢复其耐氯性能。本文的主要研究内容包括以下三个部分:(1)纳米聚乙撑二氧噻吩颗粒掺杂的耐氯聚酰胺反渗透膜:采用反向胶束法合成聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒,颗粒尺寸在50-100nm之间,小于聚酰胺分离层厚度,在水相和有机相中均具有较好的分散性。将纳米颗粒超声后分散于反应相中参与界面聚合制备掺杂膜,膜分离性能研究表明:纳米颗粒分散于油相制备的反渗透膜保持了良好的分离性能,掺杂膜表面亲水性提高。由于聚乙撑二氧噻吩3、4位与氧相连,氧化还原电位较低,因此膜内分散的纳米颗粒可优先与活性氯发生氧化还原反应,从而有效地抑制活性氯对聚酰胺分离层的氧化破坏。当活性氯强度达到5000ppm·h时,未改性原膜的归一化截留率降至96.2%,而改性膜的截留率仍保持在99.2%,纳米颗粒掺杂改性明显提高了膜的耐氯性。(2)二氨基二苯胺表面接枝改性的可再生耐氯性聚酰胺反渗透膜:利用聚酰胺膜表面残余的酰氯基团作为反应位点,采用二氨基二苯胺(UBOB)乙醇溶液对聚酰胺膜进行接枝改性。以膜表面接触角、Zeta电位和膜性能作为评价指标,得到聚酰胺膜表面的UBOB饱和接枝浓度为1.5 wt%,此时,膜接触角由63.9°增至79.1°,Zeta电位从-49.8 mV升至+11.0 mV,通量虽略有下降,但截留率有所提升。基于二氨基二苯胺与活性氯的可逆氧化还原反应,设计了“氯化-还原”循环实验,三次“氯化-还原”循环后改性膜的归一化截留率仍保持在99.4%,而原膜的归一化截留率下降至97.8%,测试结果表明接枝改性赋予膜可再生的耐氯性。(3)聚苯胺静电自沉积修饰的可再生耐氯性聚酰胺反渗透膜:苯胺在过硫酸铵氧化作用下生成苯胺阳离子自由基并与表面荷负电的商业XLE聚酰胺膜发生静电相互作用,引发聚合反应自发生成聚苯胺沉积在膜表面。改性膜的傅立叶红外光谱结果显示,1378 cm-1和1590cm-1处出现新的吸收峰,表明聚苯胺成功地沉积于膜表面。膜分离性能测试结果表明:聚苯胺涂层虽然降低了膜的渗透通量,但膜的耐氯性能明显提高。由于本征态聚苯胺具有可逆的氧化还原性能,经过两次还原三次氯化处理的聚苯胺修饰膜的归一化截留率基本保持在101%左右,而XLE膜的归一化截留率降至96.7%。通过比较原膜和改性膜分离性能的变化,结合聚苯胺氯化还原前后红外光谱的变化,证实了采用Na2S2O3还原处理能够有效恢复改性膜的耐氯性能。综上,本文采用了纳米颗粒掺杂法、接枝法、静电沉积法三种膜改性方法,在不明显损坏膜分离性能的前提下实现膜耐氯性能的明显提升。选取的三种改性材料均具有较低的氧化还原电位,能优先与活性氯发生反应,并有望实现膜耐氯能力的可再生。