[發明專利]一種基于配位作用多層復合分離膜的組裝方法

無效

• 申請號: 201010285852.1
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102008900A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 張國俊;阮振剛;紀樹蘭
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種基于配位作用多層復合分離膜的組裝方法，屬于膜分離技術領域。?

背景技術

膜分離技術高效、節能，已在許多行業扮演著重要角色。復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。在復合膜制備領域，選擇性分離層的超薄化是其中的主要難題之一。利用交替沉積的層層靜電吸附技術(LbL)組裝的聚電解質薄膜可以通過改變聚電解質的派對數及其它組裝條件實現對膜厚度和結構的納米級調控。聚電解質，又稱聚離子，是指在主鏈或側鏈中帶有許多可電離的離子性基團的高分子。聚電解質可分為聚陽離子、聚陰離子以及具有正負兩種電荷的離解性基團的高分子，即兩性高分子電解質。目前，作為分離膜的聚電解質多層膜構筑基本都以荷相反電荷聚離子間的靜電吸附作用力為成膜驅動力，由于層與層之間的靜電作用力相比化學鍵要弱，因此，作為分離膜時，長期穩定性有待進一步提高。此外，基于靜電吸附作用力的自組裝技術所用的溶劑極性很大(通常為水)，但有相當一部分聚合物由于不含有帶電基團、不溶于水，所以不能用靜電吸附組裝技術實現成膜，因此，發展基于聚合物間其它驅動力構筑多層膜非常必要。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種在多孔支撐體上利用過渡金屬與聚合物配位作用構筑多層復合分離膜的新方法。利用本發明的這種基于配位作用多層復合分離膜的組裝方法構筑多層膜，能實現選擇性分離層的超薄化，提高復合膜的穩定性，有效抑制組分對膜材料的過渡溶脹，得到高性能的分離膜。?

本發明的原理是：首先將支撐體進行預處理，使其表面帶有可以與過渡金屬離子發生配位作用的官能團，然后通過靜態吸附或動態過濾過渡金屬離子/聚電解質混合液，再靜態吸附或動態過濾組裝帶有可以與過渡金屬發生配位作用官能團的聚合物，反復多次就可以形成超薄的多層復合膜。?

本發明提供了一種基于配位作用多層復合分離膜的組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：?

(1)按照正負電荷相等的比例將聚陰離子電解質和過渡金屬陽離子溶解在去離子水中，配成質量分數0.1％-2％的制膜液A；將可以與過渡金屬發生配位作用的聚合物B溶解在溶劑C中，配成質量分數0.1％-2％制膜液D；制膜液靜置脫泡；?

(2)對有機多孔膜進行預處理(如等離子處理、水解處理、輻射處理等)，在其表面預涂一層可以與過渡金屬發生配位作用的聚合物B；?

(3)在0～1.0MPa壓力或-0.02～-0.09MPa的負壓作用下，將步驟(1)的制膜液A在有機多孔膜表面靜態吸附或動態過濾5s～3600s，使聚電解質引導過渡金屬離子與膜表面的官能團發生配位作用，從而沉積在有機多孔膜的外層；?

(4)將有機多孔膜用去離子水漂洗干凈，在30～100℃范圍內烘干；?

(5)在0～1.0MPa壓力或-0.02～-0.09MPa的負壓作用下，將步驟(1)的制膜液D在有機多孔膜表面靜態沉積或動態過濾5s～3600s，使聚合物的官能團與膜表面的過度金屬發生配位作用，從而沉積在有機多孔膜的最外層；?

(6)將有機多孔膜用溶劑C漂洗干凈，在30～100℃范圍內晾干或烘干；?

(7)重復(3)到(6)就可在有機多孔支撐上實現多層復合膜的組裝。?

在本發明中，所述的聚合物B為帶有可以與過渡金屬發生配位作用官能團?的所有可能的聚合物，如改性的表面活性劑，無機鹽等，如雙磷酸鹽化合物，含有磷酸基團的聚合物，聚4-乙烯基吡啶(P4VP)，聚乙烯亞胺(PEI)，聚烯丙基氯化氨(PAH)，聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)，聚乙烯基氯化亞胺，殼聚糖(CS)，聚乙烯基胺(PVAM)，聚乙烯基-4-烷基氯化吡啶鎓；所述聚陰離子電解質的特點是長鏈或側鏈上帶有電負性的官能團，如磺酸基、羧基、羥基，等等，有聚丙烯酸(PAA)，聚乙烯硫酸鹽(PVS)，硫酸葡聚糖(DEX)，聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)，磺化聚砜(SPSF)，磺化聚醚砜(SPES)，海藻酸鈉，醋酸纖維素，磺化纖維素，羧甲基纖維素，聚4-乙烯基吡啶(P4VP)，聚乙烯亞胺(PEI)，聚烯丙基氯化氨(PAH)，聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)，聚乙烯基氯化亞胺，殼聚糖(CS)，聚乙烯基胺(PVAM)，聚乙烯基-4-烷基氯化吡啶鎓；所述的過渡金屬為元素周期表中所有過渡金屬元素，如鈷、銅、鎳、銀、鋯、鎘等；所述的溶劑C可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，四氫呋喃，呋喃等。?