一種含兩性離子的荷正電納濾膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種含兩性離子的荷正電納濾膜及其制備方法。該荷正電納濾是由超濾膜支撐層和膜表面含季銨基團的單體與含兩性離子的單體輻照接枝獲得的聚合物接枝層為功能層組成的，制備過程為：以聚合物超濾膜為基膜，將含有季銨基團的單體和含有兩性離子的單體在超濾膜表面進行輻照共聚接枝得膜。這種含兩性離子的納濾膜對高價陽離子鹽溶液(如MgCl2)有較高的截留率，可達90％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。
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。一種含兩性離子的荷正電納濾膜，其特征在于由超濾膜支撐層和膜表面含季銨基團的單體與含兩性離子的單體輻照接枝獲得的聚合物接枝層為功能層組成的含兩性離子的荷正電納濾膜。本專利技術提出的含兩性離子的荷正電納濾膜的制備方法，是采用輻照接枝的方法，具體制備步驟如下首先將3 10質量份的含有季銨基團的單體和0. 05 I質量份的含有兩性離子的單體加入水中，配成總質量濃度為10 60%的水溶液，然后將上述配置好的混合液添加超濾膜表面進行輻照接枝得到含兩性離子的荷正電納濾膜。本專利技術所述的含有季銨基團的單體為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。所述的含有兩性離子的單體為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。本專利技術中所采用的輻照共聚接枝的方法，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。輻照接枝時間為I 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共聚物中単體的種類、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，可達90%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. 5MPa。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將5質量份的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨和0. 2質量份的3_[N，N- ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]按]丙烷-I-磺酸內鹽加入水中，配成總質量濃度為30%的水溶液，然后將上述配置好的混合液添加到超濾膜表面，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。制得的納濾膜在0. 5MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為30. 7L/m2h和35. 3 L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為45. 4%和82. 3%。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。其制備步驟如下將5質量份的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨和0. 6質量份的3_[N，N- ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷-I-磺酸內鹽加入水中，配成總質量濃度為40%的水溶液，然后將上述配置好的混合液添加到超濾膜表面，輻照接枝15min。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. 5MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量分別為11. 6L/m2h和12.lL/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為52. 4%和94. 1%。實施例三 按實施例I的條件，采用截留分子量為10，000的PES-C超濾膜。其制備步驟如下將5質量份的2-甲基丙烯酰氧こ基三甲基氯化銨和0. 2質量份的3_[N，N- ニ甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)こ基]銨]丙烷-I-磺酸內鹽加入水中，配成總質量濃度為40%的水溶液，然后將上述配置好的混合液添加到超濾膜表面，輻照接枝lOmin。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. 5MPa下對濃度為0. I %的MgCl2和NaCl溶液的水通量二分別為21. 9L/m2h和22. 4L/m2h，對上述兩種鹽的截留率分別為50. 5%和96. 2%。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含兩性離子的荷正電納濾膜，其特征在于由超濾膜支撐層和膜表面含季銨基團的單體與含兩性離子的單體輻照接枝獲得的聚合物接枝層為功能層組成的含兩性離子的荷正電納濾膜。

【技術特征摘要】
1.一種含兩性離子的荷正電納濾膜，其特征在于由超濾膜支撐層和膜表面含季銨基團的単體與含兩性離子的單體輻照接枝獲得的聚合物接枝層為功能層組成的含兩性離子的荷正電納濾膜。2.一種如權利要求I所述的含兩性離子的荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于它的步驟如下首先將3 10質量份的含有季銨基團的單體和0. 05 I質量份的含有兩性離子的單體加入水中，配成總質量濃度為10 60%的水溶液，然后將上述配置好的混合液添加超濾膜表面進行輻照接枝得到含有兩性離子的荷正電納濾膜。3.根據權利要求2所述的ー種含兩性離子的荷正電納濾膜的制備方法，其特征在于所述的含有季銨基團的單體為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...

【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：