[發(fā)明專利]一種基于共價(jià)作用組裝多層復(fù)合分離膜的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2010-08-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102019146A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)俊;戴利敏;張蕾;紀(jì)樹(shù)蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D69/12
• 分類號(hào): B01D69/12;B01D71/06;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于共價(jià)作用組裝多層復(fù)合分離膜的方法，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)是當(dāng)代新型高效分離技術(shù)，以其節(jié)約能源和環(huán)境友好的特征成為解決人類面臨的能源、環(huán)境等重大問(wèn)題的支撐技術(shù)之一。復(fù)合膜集成了支撐膜的多孔通透性及分離層的高效選擇性，是一類重要的分離膜品種。在復(fù)合分離膜的制備領(lǐng)域，聚電解質(zhì)復(fù)合物是一類理想的成膜材料。聚電解質(zhì)，又稱聚離子，是指在主鏈或側(cè)鏈中帶有許多可電離的離子性基團(tuán)的高分子。聚電解質(zhì)可分為聚陽(yáng)離子、聚陰離子以及具有正負(fù)兩種電荷的離解性基團(tuán)的高分子，即兩性高分子電解質(zhì)。自從20世紀(jì)90年代Decher等人首次提出利用由帶相反電荷聚電解質(zhì)之間的靜電作用在液-固界面交替沉積形成多層膜的技術(shù)以來(lái)，這種層層靜電吸附(LbL)自組裝被認(rèn)為是一種構(gòu)筑聚電解質(zhì)復(fù)合膜的有效方法。目前，一些學(xué)者已利用聚陰離子與聚陽(yáng)離子之間的靜電吸附，制備出性能優(yōu)異的聚電解質(zhì)復(fù)合分離膜。但是，這種方法制備出的復(fù)合膜，由于僅靠靜電吸附力的作用形成聚電解質(zhì)復(fù)合物活性皮層，多層膜在耐溶脹性和耐酸堿性等方面尚有待進(jìn)一步提高，本發(fā)明提供一種基于共價(jià)作用為成膜驅(qū)動(dòng)力的多層膜構(gòu)筑新方法，可在不同形式支撐體上實(shí)現(xiàn)組裝。相比于靜電吸附作用，這種通過(guò)共價(jià)作用形成的多層復(fù)合分離膜，使膜的穩(wěn)定性和耐酸堿性得到顯著提高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在有機(jī)支撐體上利用戊二醛與聚合物基于共價(jià)作用構(gòu)筑多層復(fù)合分離膜的新方法。利用本發(fā)明的組裝方法，能實(shí)現(xiàn)選擇性分離層的超薄化，提高復(fù)合膜的穩(wěn)定性，有效抑制組分對(duì)膜材料的過(guò)渡溶脹，得到高性能和高穩(wěn)定性的分離膜。?

本發(fā)明的原理是：首先將支撐體進(jìn)行預(yù)處理，使其表面帶有可以與聚合物發(fā)生靜電作用的官能團(tuán)，然后通過(guò)靜態(tài)浸泡或動(dòng)態(tài)過(guò)濾聚電解質(zhì)溶液，再靜態(tài)浸泡或動(dòng)態(tài)過(guò)濾帶有可以與聚合物發(fā)生共價(jià)作用官能團(tuán)的戊二醛，反復(fù)多次就可以形成超薄的多層復(fù)合膜。它是利用聚合物的氨基和戊二醛的醛基?發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成共價(jià)鍵來(lái)組裝成膜的，由于共價(jià)鍵作用力比一般的靜電力和氫鍵力更強(qiáng)，從而可有效提高膜的穩(wěn)定性。?

本發(fā)明提供了一種基于共價(jià)作用多層復(fù)合分離膜的組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：?

(1)將聚陽(yáng)離子電解質(zhì)溶解在溶劑中，配置成制膜液，靜置脫泡；將戊二醛溶解在溶劑中，配置成制膜液，靜置脫泡；?

(2)對(duì)有機(jī)膜進(jìn)行預(yù)處理(如等離子處理、水解處理)，在其表面荷負(fù)電以便和聚陽(yáng)離子電解質(zhì)結(jié)合；?

(3)在0～1.0MPa壓力或-0.02～-0.09MPa的負(fù)壓作用下，將聚陽(yáng)離子電解質(zhì)制膜液在有機(jī)膜表面靜態(tài)吸附或動(dòng)態(tài)過(guò)濾5min～60min，使聚電解質(zhì)沉積在有機(jī)膜上；?

(4)將有機(jī)多孔膜用去離子水漂洗干凈，在30～100℃范圍內(nèi)烘干；?

(5)在0～1.0MPa壓力或-0.02～-0.09MPa的負(fù)壓作用下，將戊二醛溶液的制膜液在有機(jī)膜表面靜態(tài)沉積或動(dòng)態(tài)過(guò)濾5min～60min，使戊二醛的醛基官能團(tuán)與膜表面的聚陽(yáng)離子氨基官能團(tuán)發(fā)生共價(jià)作用，從而沉積在有機(jī)膜的最外層；?

(6)將有機(jī)膜用去離子水漂洗干凈，在30～100℃范圍內(nèi)晾干或烘干；?

(7)重復(fù)(3)～(6)步驟0～10次，就可在有機(jī)支撐膜上實(shí)現(xiàn)多層復(fù)合膜的組裝。?

在本發(fā)明中，所述的聚合物為帶有可以與戊二醛發(fā)生共價(jià)作用官能團(tuán)的所有可能的聚電解質(zhì)，如聚乙烯亞胺(PEI)，聚烯丙胺鹽酸鹽(PAH)，含氨基的蛋白質(zhì)大分子等；所述的溶劑可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇。?

在本發(fā)明的方法中，所述的有機(jī)膜為納濾膜、超濾膜或微濾膜，所述的有機(jī)膜的膜材料為有機(jī)聚合物膜和有機(jī)無(wú)機(jī)雜化膜，所述的有機(jī)膜的組件形式為管式膜、中空纖維膜、平板膜或卷式膜，所述的有機(jī)膜的膜孔徑為1納米到100微米之間。?

本發(fā)明屬于基于共價(jià)作用聚電解質(zhì)復(fù)合物層層自組裝的方法，即首先將基底進(jìn)行預(yù)處理，使其表面帶有可以與聚離子發(fā)生共價(jià)作用的官能團(tuán)，然后在上面組裝戊二醛，再組裝帶有可以與戊二醛發(fā)生共價(jià)作用官能團(tuán)的聚合物，反復(fù)多次就可以形成超薄的聚電解質(zhì)復(fù)合物多層膜。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：?

一、可以組裝性能較好的聚電解質(zhì)多層分離膜；?

二、所組裝的分離膜耐溶劑性能和穩(wěn)定性較高；?

三、聚電解質(zhì)分離膜的厚度可以控制在納米級(jí)別。?

具體實(shí)施方式