本發明專利技術公開了一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜及其制備方法，通過層層沉積的方法，以荷正電的2?羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖為陽離子聚合物，聚丙烯酸為陰離子聚合物，然后引入NaCl溶液做支撐鹽，交替沉積，層層自組裝成復合膜，最后在環氧氯丙烷中交聯，得到復合納濾膜。本發明專利技術的制備方法工藝簡單，天然環保，制備的荷正電復合納濾膜具有良好的親水性能，優良的機械性能以及溶脹性能，純水滲透系數為19.29L·h?1·m?2·Mpa，截留分子量為989，可用于水環境中微量?痕量污染物質尤其是荷正電物質的分離去除。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜及其制備方法，屬于膜分離領域。
技術介紹
層層自組裝，就是利用聚電解質逐層交替沉積的原理，通過溶液中目標化合物與基片表面功能基團的強相互作用(如化學鍵等)或弱相互作用(如靜電引力、氫鍵、配位鍵等)，形成結構完整、性能穩定、具有某種特定功能薄膜的一門技術。層層自組裝技術能夠實現在分子水平上對膜進行改性，控制膜的組成、結構和厚度，在功能薄膜材料領域中應用廣泛。常用的層層自組裝聚陽離子電解質有聚丙烯胺(PAH)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDADMAC)、殼聚糖、聚乙烯亞胺(PEI)等，聚陰離子電解質有聚丙烯酸(PAA)、聚苯乙烯磺酸(PSS)、聚乙烯基磺酸(PVS)等。楊秀麗等采用PEI為聚陽離子，PAA為聚陰離子，制備(PEI/PAA)n復合納濾膜，PEI的親水性較差，復合膜通量較小(楊秀麗.層層自組裝復合納濾膜的研究[D].河北工業大學，2015)。何帥等采用氧化石墨烯(GO)為聚陽離子，殼聚糖為聚陰離子層層自組裝制備(GO/CS)n復合膜，制備出的復合膜荷正電性較弱(何帥，梁靖媚，胡慧蘭等，氧化石墨烯、殼聚糖層層自組裝復合膜的制備及其在環保領域中的應用，材料導報，2016,3(30)，1～5)。李博群等以聚乙烯亞胺(PEI)為聚陽離子電解質，聚丙烯酸(PAA)、聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)為聚陰離子電解質，利用聚電解質自組裝技術制備了自組裝復合納濾膜，得到了較好的截留效果，但通量較低(李博群.荷電聚砜超濾膜層層自組裝改性制備納濾膜及其脫鹽性能研究[D].武漢工程大學，2015)。
技術實現思路
針對現有的納濾膜存在的荷正電性較弱和通量較低的問題，本專利技術提供了一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸((HTCC/PAA)n)復合納濾膜及其制備方法，該(HTCC/PAA)n復合納濾膜具有較好的親水性，良好的抗菌性能以及高截留率。本專利技術的技術解決方案為：一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜，所述的復合膜以季銨化殼聚糖(HTCC)和聚丙烯酸(PAA)作為聚電解質活性層，通過交替浸泡，層層自組裝法制備，具體通過以下步驟制備：步驟1，配制4～6g/LHTCC溶液和1～2g/L的PAA溶液，用NaOH溶液調節PAA溶液的pH為6～8，分別加入NaCl，配制成含NaCl質量濃度為0.05～0.1g/L的鑄膜液，充分攪拌，使NaCl分散均勻；步驟2，將聚醚砜(PES)基膜先浸泡在HTCC鑄膜液中，清洗后再浸泡在PAA鑄膜液中，形成一個雙層，繼續在HTCC鑄膜液和PAA鑄膜液中浸泡交替沉積，層層自組裝成3.5～5.5個雙層，得到表面荷正電的復合膜；步驟3，將層層自組裝復合膜干燥，浸泡于經KOH調節的、pH為9±1、質量濃度為1.3％～2.5％的環氧氯丙烷(ECH)的乙醇溶液中，45～55℃交聯反應21-24h，交聯結束后干燥，清洗，得到季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜。優選地，步驟1中，所述的HTCC溶液的濃度為5g/L。優選地，步驟2中，在鑄膜液的浸泡時間為10～20min，所述的自組裝層數為4.5層。步驟2中，聚醚砜基膜的截留分子量為10000，有效面積為12.56cm2。優選地，步驟3中，所述的環氧氯丙烷的乙醇溶液的質量濃度為1.9％，所述的交聯溫度為50℃。與現有技術相比，本專利技術的季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜具有良好的截留效果和通量，純水滲透系數為19.29，截留分子量為989；使用聚丙烯酸作為聚電解質，具有很好的耐酸性和耐堿性，同時具有良好的抗菌效果，對水中的痕量有機物去除效果顯著。附圖說明圖1是本專利技術的(HTCC/PAA)n復合膜的制備流程示意圖。圖2是實施例6制得的(HTCC/PAA)n復合膜的純水滲透系數的結果圖。圖3是實施例6制得的(HTCC/PAA)n復合膜的截留分子量的結果圖。圖4是實施例6制得的(HTCC/PAA)n復合膜對對五種無機鹽的截留率結果圖。圖5是實施例6制得的(HTCC/PAA)n復合膜對四種PPCPs的去除率結果圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細描述。本專利技術實施例中采用的HTCC(2-羥丙基三甲基氯化銨)參考文獻(Liu,Z.J.(2014),Preparationandperformanceofpositivelycharged2-hydroxypropyltrimethylammoniumchloridechitosan(HTCC)/poly(polyethersulfone)compositemembrane.M.Sc.thesis,Dept.Environ.Sci.Eng.,NanjingUniv.ofsci.techno.,China.)制備得到，其取代度為88.65％。實施例1配制5g/L的HTCC溶液和1g/L的PAA溶液，用NaOH溶液分別調節PAA溶液pH至4，7，10，在HTCC溶液和PAA溶液中分別加入NaCl作為支撐鹽，制成NaCl濃度為0.05g/L的HTCC鑄膜液和PAA鑄膜液。將3張PES基膜浸泡在HTCC鑄膜液中15min，用純水清洗，得到表面荷正電的復合膜；再將得到的3張膜分別在3種不同pH的PAA溶液中浸泡15min，純水清洗，得到表面荷負電的復合膜，完成一個雙層。重復浸泡，得到層數為4.5個雙層的復合膜。然后，將3張干膜分別浸泡于經KOH調節、pH為9、質量濃度為1.3％的環氧氯丙烷的乙醇溶液中，50℃交聯反應21h，交聯反應完畢后，干燥，經去離子水洗滌，置于純水中浸泡24h以上，待測定。制得的3張膜對1g/L的MgCl2溶液的的截留率依次為36.17％、81.71％、53.87％，可知PAA溶液的pH對膜的截留效果影響很大，pH為7時截留效果最好。實施例2配制5g/L的HTCC溶液，再取定量PAA用純水分別配制成0.5g/L，1g/L，1.5g/L，2g/L，2.5g/LPAA溶液，用NaOH溶液調節PAA溶液pH至7，再向HTCC和PAA溶液中分別加入NaCl作為支撐鹽，制成NaCl質量濃度為0.05g/L的HTCC鑄膜液和PAA鑄膜液。將5張PES基膜浸泡在HTCC鑄膜液中15min，用純水清洗，得到表面荷正電的復合膜；再將得到的5張膜分別在5種不同濃度PAA溶液中浸泡15min，純水清洗，得到表面荷負電的復合膜，完成一個雙層。重復浸泡，得到層數為4.5個雙層的復合膜。然后，將5張干膜分別浸泡于經KOH調解、pH為9、質量濃度為1.9％的環氧氯丙烷的乙醇溶液中，50℃交聯反應21h，交聯反應完畢后，干燥，經去離子水洗滌，置于純水中浸泡24h以上，待測定。制得的5張膜對1g/L的MgCl2溶液的截留率依次為73.45％、81.71％、70.57％、62.76％、58.32％，可見聚丙烯酸最佳濃度為1g/L，增加聚丙烯酸的濃度，荷正電性降低，對陽離子截留率減小。實施例3取定量HTCC用純水分別配制成4g/L、5g/L、6g/L的HTCC溶液，配制1g/LPAA溶液，用NaOH溶液調節PAA溶液pH至7，再向HTCC和PAA溶液中分別加入NaCl作為支撐鹽，制成NaCl質量濃度為0.05g/L的HTCC鑄膜液本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：步驟1，配制4～6g/L季銨化殼聚糖溶液和1～2g/L的聚丙烯酸溶液，用NaOH溶液調節聚丙烯酸溶液的pH為6～8，分別加入NaCl，配制成含NaCl質量濃度為0.05～0.1g/L的鑄膜液，充分攪拌，使NaCl分散均勻；步驟2，將聚醚砜基膜先浸泡在季銨化殼聚糖鑄膜液中，清洗后再浸泡在聚丙烯酸鑄膜液中，形成一個雙層，繼續在季銨化殼聚糖鑄膜液和聚丙烯酸鑄膜液中浸泡交替沉積，層層自組裝成3.5～5.5個雙層，得到表面荷正電的復合膜；步驟3，將層層自組裝復合膜干燥，浸泡于經KOH調節的、pH為9±1、質量濃度為1.3％～2.5％的環氧氯丙烷的乙醇溶液中，45～55℃交聯反應21～24h，交聯結束后干燥，清洗，得到季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜。
【技術特征摘要】
1.一種季銨化殼聚糖/聚丙烯酸復合納濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：步驟1，配制4～6g/L季銨化殼聚糖溶液和1～2g/L的聚丙烯酸溶液，用NaOH溶液調節聚丙烯酸溶液的pH為6～8，分別加入NaCl，配制成含NaCl質量濃度為0.05～0.1g/L的鑄膜液，充分攪拌，使NaCl分散均勻；步驟2，將聚醚砜基膜先浸泡在季銨化殼聚糖鑄膜液中，清洗后再浸泡在聚丙烯酸鑄膜液中，形成一個雙層，繼續在季銨化殼聚糖鑄膜液和聚丙烯酸鑄膜液中浸泡交替沉積，層層自組裝成3.5～5.5個雙層，得到表面荷正電的復合膜；步驟3，將層層自組裝復合膜干燥，浸泡于經KOH調節的、pH為9±1、質量濃度為1.3％～2.5％的環氧氯丙烷的乙醇溶液中，45～55℃交聯反應21～2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃中華，孫倩玉，李夢坤，李娜，湯欣源，歐陽志宇，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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