一種荷正電納濾膜的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種荷正電納濾膜的制備方法。其特征在于采用輻照分步接枝的方法，即先將微孔膜置于第一單體溶液中接枝一段時間，然后通過超聲波或第二單體溶液將膜表面殘余的第一單體清洗掉，最后再置于第二單體中繼續輻照接枝一段時間，從而獲得具有優良分離性能的荷正電納濾膜。制備的納濾膜對高價陽離子鹽溶液(如MgCl2)有較高的截留率，可高達95％以上，水通量為10～35L.m-2.h-2。本發明專利技術具有實施容易、反應可控、膜的分離性能可在較大范圍內調節等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于納濾膜領域，具體涉及ー種通過表面輻照分步接枝技術制備荷正電納濾膜的方法。
技術介紹
近年來，膜分離技術作為ー種新型的分離技術，憑借其節能、高效、清潔、操作簡便等優點在物質分離純化領域得到了迅速的發展。其中，納濾膜分離技術是ー種孔徑介于反滲透膜和超濾膜之間、以壓力為驅動的分離膜技術，具有操作壓カ低、滲透通量大等優點，已成為膜分離技術研究的熱點，并被廣泛用于水軟化、廢水處理、食品、制藥、染料、化工等 領域里物質的分離與提純。納濾膜的表面分離層一般由聚電解質構成，大部分膜帶有電荷，根據所帶電荷性質不同，荷電納濾膜可分為荷正電納濾膜、荷負電納濾膜和荷電鑲嵌膜。目前，商品化的納濾膜大多為荷負電或中性，較少荷正電性，而在許多應用領域，如硬水軟化、廢水中重金屬離子的回收、荷正電藥物的分離和提純則對荷正電納濾膜有實際應用的大量需求。目前，荷正電納濾膜的制備方法主要有以下幾種相轉化法、浸涂法和界面聚合法等。如專利CN101766962B在聚砜或聚丙烯腈超濾膜上涂覆含有陽離子和羥基兩種功能基團的共聚物得到對ニ價陽離子具有較高截留率的復合納濾膜。各種方法中，界面聚合法是荷正電納濾膜制備最常用的方法。該方法雖然已得到廣泛應用，但也存在ー些不足，如對基膜的選取有較高的要求，副反應較多，難以對超薄層的結構和性能進行有效的控制等。隨著膜分離技術應用領域的日益擴展，市場對荷正電納濾膜的需求也越來越多，因此急需開發出新型的膜材料和制膜方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的不足，提供。本專利技術提出的制備荷正電納濾膜的方法，是采用表面分步接枝的方法，直接從市售(或自制)的超濾膜制備荷正電納濾膜。其特點是采用分步接枝的方法，通過改變接枝単體的化學成分和接枝條件來調節和控制接枝鏈的性質、聚集態結構及膜的孔徑，使納濾膜的性質可在很大范圍內變化。用該方法制備的荷正電納濾膜對高價鹽溶液有很高的截留率和滲透通量。本專利技術方法的具體制備步驟如下以聚合物超濾膜為基膜，首先在基膜表面加入第一単體溶液，輻照接枝一段時間后，將未反應單體取出，然后用超聲波或預先配制好的第ニ單體溶液清洗掉膜表面殘留的第一単體，最后重新在膜表面加一定量的第二單體溶液，繼續輻照接枝一段時間，即得荷正電納濾膜。本專利技術所述的接枝單體中ー種為含季銨基團的烯類單體，如ニ甲基ニ烯丙基氯化銨、ニこ基ニ烯丙基氯化銨、2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨或三甲基烯丙基氯化銨；另ー單體為含胺基、酰胺基、季銨基或羥基的烯類單體，如ニ甲基ニ烯丙基氯化銨、ニこ基ニ烯丙基氯化銨、2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨、三甲基烯丙基氯化銨、甲基丙烯酸-N，N- ニ甲氨基こ酷、甲基丙烯酸-N，N- ニこ氨基甲酷、甲基丙烯酸-N，N- ニ甲氨基甲酷、丙烯酸羥こ酷、甲基丙烯酸羥こ酷、甲基丙烯酸羥丙酷、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺。 根據本專利技術，在使用時，需將上述単體溶解在 適當的溶劑中，常用的溶劑為水或醇類，如甲醇或こ醇。單體溶液的質量濃度為5% 60%。本專利技術中所采用的輻照分步接枝的方法，包括紫外輻照、低溫等離子體輻照或高能射線輻照等。由于紫外輻照的設備簡單，反應容易控制，因此特別適于本專利技術。根據本專利技術，大多數用于制備超濾膜的聚合物都可用本專利技術所采用的方法。特別是具有光敏性的聚合物更適于本專利技術。這類聚合物通常是主鏈或側鏈帶有羰基或砜基、ニ苯甲酮結構單元的光敏性聚合物，如聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)，酚酞基聚醚酮(PEK-C)和酚酞基聚醚砜(PES-C)等。也可以是上述聚合物的共混或共聚物。根據本專利技術，紫外輻照光源是ー種低壓汞燈。汞燈的功率可在100W 1000W之間選擇，最適宜的功率為300W 800W。在光源的功率選定后，輻照光強度可以通過改變接枝膜與光源之間的距離來進行調節。輻照距離為0. 5cm 50cm。接枝反應是在常溫下進行。反應結束后，制成的納濾膜用超聲波清洗幾次，以除去未反應的單體及ー些在溶液中形成的低分子量的共聚物和均聚物。本專利技術所制備的納濾膜的性能還可以通過改變輻照時間來進行控制。膜在第一單體或第二單體溶液中的接枝時間可在30s IOOmin之間變化，所得納濾膜的分離性能不同，對ニ價鹽MgCl2有較高的截留率，最高可達95%以上，水通量為10 35L.m_2.h_2。本專利技術所制備的納濾膜的分離性能是在直徑為5cm的不銹鋼滲透池中進行的。測試溫度為室溫，工作壓カ為0. 4MPa。膜的滲透性用在該條件下膜的純水通量或在有鹽存在下的水通量來表示(単位L/m2. h);膜的選擇性用膜對質量濃度為0. 1%的MgCl2、NaCl溶液的截留率來表征。具體實施例方式下面給出本專利技術的實施例，但本專利技術不受實施例的限制。實施例本實施例所用的超濾膜是用含酚酞基的聚醚酮樹脂(PEK-C)用相轉變的方法制備而成，膜的截留分子量為10,000。表面接枝聚合反應是在ー個直徑為5cm的四氟こ烯圓形反應器中進行的。將超濾膜的膜面朝上安裝在反應器中，然后在膜的表面加入単體溶液。反應器置于直形紫外燈源的正下方，紫外燈功率為500W。反應器與紫外燈源間的距離為7cm。本實施例的制備步驟如下首先在膜表面加入IOml質量濃度為40%的甲基丙烯酸羥こ酯水溶液，輻照接枝60s ;然后將膜取出，用去離子水超聲清洗掉未反應的殘余単體；最后加入IOml質量濃度為30%的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨水溶液，輻照接枝5min。輻照結束后，用蒸餾水將改性膜反復超聲清洗多次，以除去未反應的單體及形成的均聚物。制得的荷正電納濾膜在0. 4MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為32. H/m2h和33. 4L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為87. 8%和41. 4%。實施例ニ 按實施例I的條件，采用截留分子量為10，000的含酚酞基的聚醚酮(PEK-C)超濾膜。其制備步驟如下首先在膜表面加入IOml質量濃度為45%的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨水溶液，輻照接枝120s ;然后將膜取出，用去離子水超聲清洗掉未反應的殘余単體；最后加入IOml質量濃度為30%的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨水溶液，輻照接枝8min。 制得的荷正電納濾膜在0. 4MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為15. 9L/m2h和18. 2L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為94. 1%和57. 2%。實施例三按實施例I的條件，采用截留分子量為10，000的PEK-C超濾膜。其制備步驟如下首先在膜表面加入IOml質量濃度為45%的ニ甲基ニ烯丙基氯化銨水溶液，輻照接枝8min ;然后將膜取出，用去離子水超聲清洗掉未反應的殘余単體；最后加入IOml質量濃度為30%的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨水溶液，輻照接枝2min。制得的荷正電納濾膜在0. 4MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為16. 0L/m2h和18. 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于采用輻照分步接枝的方法，即先將微孔膜置于第一單體溶液中接枝一段時間，然后通過超聲波或第二單體溶液將膜表面殘余的第一單體清洗掉，最后再置于第二單體中繼續輻照接枝一段時間，從而制得荷正電納濾膜。

【技術特征摘要】
1.一種荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于采用輻照分步接枝的方法，即先將微孔膜置于第一単體溶液中接枝一段時間，然后通過超聲波或第二単體溶液將膜表面殘余的第一単體清洗掉，最后再置于第二單體中繼續輻照接枝一段時間，從而制得荷正電納濾膜。2.根據權利要求I所述的ー種荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于接枝單體中種為含季銨基的烯類單體，如ニ甲基ニ烯丙基氯化銨、ニこ基ニ烯丙基氯化銨、2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧こ基ニ甲基芐基氯化銨、三甲基烯丙基氯化銨；另ー單體為含胺基、酰胺基、季銨基或羥基的親水性烯類單體，如ニ甲基ニ烯丙基氯化銨、ニこ基ニ烯丙基氯化銨、2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹緒芝，李本剛，郭斌，
申請(專利權)人：南京林業大學，
類型：發明
國別省市：