[發明專利]氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210516969.5
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN103041719A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 宋來洲;楊墨;冀玉山;周武元;趙瑞芳;王中迪
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D67/00;B01D69/06;B01D69/08
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域??本發明涉及一種聚醚砜陰離子交換膜的制備方法，特別是氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法。

背景技術??磷酸鹽是導致水體富營養化的重要原因之一，水體中的磷酸鹽去除可采用生物處理技術和化學沉淀技術。廢水生物處理技術流程復雜，而且要求有機物、氮源和磷酸鹽比例適宜，以滿足微生物生長所需；化學沉淀法雖然磷酸鹽去除效率高，但藥劑投加量大、處理成本高，并且處理后的化學沉淀物對環境存在潛在的二次污染。與上述兩種處理技術相比，吸附法具有流程簡便、處置效率高、無潛在二次污染、吸附劑可重復利用的優點，其越來越受到重視。

目前，常用的磷酸鹽吸附劑多為固體粉末，如氧化鋁、鐵錳氧化物等，這些吸附材料對磷酸鹽具有優良的吸附性能，但存在吸附劑不能有效回收利用的缺陷。此外，利用上述粉末構建的吸附處置系統還存在壓頭損失高、傳質阻力大的缺點。膜分離技術具有設備簡單、常溫操作、無相變及化學變化、選擇性高及能耗低等優點，已在水處理行業得到較為廣泛的應用。但通常情況下，膜分離技術用于水體中磷酸鹽的去除尚局限于電滲析、納濾和反滲透膜分離技術，這些膜分離系統存在預處理要求嚴格、處理成本高等缺陷，因而未能得到廣泛應用。

聚醚砜是一種綜合性能優異的熱塑性高分子材料，其物理、化學性能穩定，具有優良的耐熱性能、耐化學試劑侵蝕性能，是一種優良分離膜制備材料。聚醚砜在高溫條件下和溫度急劇變化的環境中仍能保持其穩定的物理化學特性，已被廣泛用于微濾、超濾分離膜的制備，以及用作納濾和反滲透膜的支撐膜，其在水處理領域的應用日益廣泛。聚醚砜微濾膜分離技術雖然具有運行成本低、出水量大的優點，但其對水溶性磷酸鹽沒有去除作用，從而限制了其應用。通過物理和化學改性技術，在微濾膜中共混和接枝具有陰離子交換作用的官能基團，能有效實現水體中磷酸鹽的吸附去除。有研究報道首先對聚醚醚酮和聚醚砜分離膜進行氯甲基化或氯乙酰化處理，然后再與三甲胺溶液反應，繼而再進行季銨鹽化處理，使分離膜上載帶季銨鹽強堿性陰離子交換基團，借助靜電吸附利用可有效實現水溶性磷酸鹽的去除。但應用上述技術制備的改性聚醚砜陰離子交換膜對磷酸鹽吸附去除作用有限，依然不能滿足實際處理工程的需要。聚醚砜氯甲基化過程通常應用致癌性物質氯甲醚，其對人體健康和生態環境皆存在較大危害。

發明內容??本發明的目的在于提供一種制備方法簡單、毒性小、產品性能穩定、能有效去除水環境中磷酸鹽的氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜的制備方法。本發明主要是在氯仿有機溶劑中，于40℃溫度下進行聚醚砜的氯乙酰化改性；然后在N,N-二甲基乙酰胺溶劑中，于120℃~140℃溫度下再與二乙烯三胺的進行化學鍵合反應，將具有螯合配位作用和離子交換性能的二乙烯三胺陰離子官能基團接枝到聚醚砜分離膜上，制備氯乙酰氯-二乙烯三胺/聚醚砜陰離子交換膜，實現水環境中磷酸鹽的吸附去除和回收利用。

本發明的制備方法如下：

（1）共混鑄液的配制：

①共混鑄液配制所用原料：

主要原料包括：氯仿、聚醚砜、無水三氯化鋁、氯乙酰氯、無水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮，其用量有如下質量比例關系：

氯仿：聚醚砜：無水三氯化鋁：氯乙酰氯：無水乙醇：N,N-二甲基乙酰胺：二乙烯三胺：聚乙烯吡咯烷酮=100：6：5：2~5：150：30：3~6：0.6；

②共混鑄液的配制：

a、上述各種原料的加入順序是：首先加入氯仿，然后加入聚醚砜和無水三氯化鋁，再依次加入氯乙酰氯、無水乙醇，最后依次是N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺和聚乙烯吡咯烷酮；