一種含兩性離子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含兩性離于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，即先將超濾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得到含兩性離子荷正電納濾膜。制成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15～35?L.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，尤其涉及一種通過表面輻照分步接枝技術制備含兩性離子荷正電納濾膜的方法。
技術介紹
膜分離技術作為ー種新型的分離技術，與傳統的蒸餾、精餾、萃取等分離技術相比，具有節能、高效、清潔、操作簡便等優點。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木。納濾膜對物質的分離主要是靠空間位阻和靜電排斥作用來實現的，它具有操作壓カ低、滲透通量大等優點，因此被廣泛用于水軟化、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。但對于單一荷正電性的納濾膜，由于很容易受帶負電物質如水體中膠體、細菌等污染而使其應用受到限制，因此為了能夠更好地滿足實際應用的需要，必須對其改性以提高抗污染性。兩性離子由于在水溶液中具有很強的水合能力且具有抑制蛋白質吸附性，因此利用兩性離子對納濾膜進行功能化改性可以使其親水性和抗污染性得到大幅度提高。如專利CN102294176A利用表面浸涂的方法在聚砜支撐層表面浸涂通過自由基共聚得到的含有兩性離子的三元共聚物制成了含有兩性離子的高滲透性納濾膜；專利CN102294178A利用界面聚合的方法在聚砜支撐層表面通過多元胺和預先合成的兩性離子単體與多元酰氯的界面縮聚制成了含有兩性離子的聚酰胺納濾膜。但表面浸涂法、界面聚合法作為目前制備復合納濾膜主要制備方法，存在對基膜要求較高、制備步驟較多等問題。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，提供提供。本專利技術提出的含兩性離子荷正電納濾膜的制備方法，其特點是采用輻照分步接枝的方法，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，預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二単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単體溶液，繼續輻照接枝一段時間，即得含兩性離子荷正電納濾膜。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按、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；另ー單體為含兩性離子的単體，如3-[N，N-ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷-I-磺酸內鹽、3-[N，N-ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]こ燒-I-羧酸內鹽、3-(4-こ烯基卩比卩定)丙燒-I-羧酸內鹽。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。第一単體或第二單體輻照接枝時間為30s lOOmin。接枝反應是在常溫，在空氣或氮氣保護下進行的。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。本專利技術通過調整接枝単體的種類、比例或輻照時間，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15 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. 6MPa。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。實施例一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35%的2_甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨溶液，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5ml質量濃度為20%的3-[N，N-ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷-I-磺酸內鹽水溶液，輻照接枝60s。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。制得的納濾膜在0. 6MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為32. 5L/m2h和34. 6L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為48. 4%和86. 4%。實施例ニ按實施例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溶液，輻照接枝15min ;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5ml質量濃度為20%的3-[N，N-ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷_1_磺酸內鹽水溶液，輻照接枝120s。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。制得的納濾膜在0. 6MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為21. 5L/m2h和22. 7L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為47. 4%和95. 1%。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35%的2_甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨溶液，輻照接枝14min ;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5ml質量濃度為20%的3-[N，N-ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷-I-磺酸內鹽水溶液，輻照接枝120s。輻照結束后，用蒸餾水將改性膜反復超聲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含兩性離子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，即先將超濾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，從而制得含兩性離子荷正電納濾膜。

【技術特征摘要】
1.一種含兩性離子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，即先將超濾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，從而制得含兩性離子荷正電納濾膜。2.根據權利要求I所述的ー種含兩性離子荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于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；另一單體為含兩性離子的単體，如3- [N，N- ...

【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：