[發(fā)明專利]一種羧酸甜菜堿型膠體納米粒子填充聚酰胺納濾膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310258795.1
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103285748A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安全福;計(jì)艷麗;邵玲玲;高從堦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/56
• 分類號(hào): B01D71/56;B01D67/00;C08F220/36;C08F226/06;C08F220/28;C08F4/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納濾膜分離領(lǐng)域，尤其涉及一種羧酸甜菜堿型膠體納米粒子填充聚酰胺納濾膜的制備方法。

背景技術(shù)

納濾作為一種新型的分離技術(shù)，是介于超濾和反滲透之間的一種新型的壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程，具有低能耗、高分離效率、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)孔徑篩分和靜電排斥的分離原理，納濾膜對(duì)二價(jià)或多價(jià)無(wú)機(jī)鹽，分子量大于200的有機(jī)物分子的截留率一般高于90%，而對(duì)一價(jià)無(wú)機(jī)鹽和低分子量有機(jī)物分子的截留率一般低于50%，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同物質(zhì)的選擇性分離。納濾膜憑借其獨(dú)特的分離特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛用于水軟化、廢水處理、生物制藥、石油化工等領(lǐng)域里物質(zhì)的分離與提純。

商品化納濾膜主要是由界面聚合法制備的，一般是利用水相中多元胺和有機(jī)相中多元酰氯單體在兩相界面處發(fā)生聚合反應(yīng)，形成致密的聚酰胺皮層（US?Patent?5,693,227;?US?Patent?5,152,901;?US?Patent?4,769,148）。盡管聚酰胺類的納濾膜已得到了迅速的發(fā)展，但從高分離效率和低運(yùn)行成本的觀點(diǎn)來(lái)看，希望在保持高分離性能的同時(shí)，能進(jìn)一步提高膜的水滲透性和耐污染性。現(xiàn)有報(bào)道以聚乙烯醇,?聚二甲基硅氧烷等高分子材料作為改性劑，添加到聚酰胺納濾膜中，可提高膜的水滲透通量（J.?Membr.?Sci.,?2011,?367:?158-165;?J.?Membr.?Sci.,?2008,?320:?198-205）。另外，也有用碳納米管、二氧化鈦、二氧化硅等無(wú)機(jī)納米材料改性聚酰胺納濾膜，以提高其水滲透性和耐污染性（Desalination,?2008,?219:?48-56）。然而，就現(xiàn)有報(bào)道來(lái)看，這些改性材料仍存在改性效果不明顯，在膜內(nèi)易聚集，使膜產(chǎn)生缺陷等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一些新型的改性材料，對(duì)于改善與提高聚酰胺納濾膜的性能是十分必要的。

羧酸甜菜堿型聚合物是一類羧酸根陰離子、季銨鹽陽(yáng)離子基團(tuán)位于高分子鏈同一單體單元上的物質(zhì)，現(xiàn)已逐漸成為一類新型的膜改性材料。文獻(xiàn)報(bào)道將羧酸甜菜堿型聚合物通引入到膜中，不僅可以提高膜的水滲透通量，還可明顯改善膜的耐污染性能（J.?Membr.?Sci.,?2008,?325:?495–502；Polym?Int.,?2009,?58:?1350–1361）。羧酸甜菜堿型聚合物通過(guò)分子鏈間（內(nèi)）靜電吸引和親、疏水作用，可形成含有一定數(shù)量高分子鏈的聚集體，即羧酸甜菜堿型膠體納米粒子。如將此類膠體納米粒子引入到聚酰胺膜中，不僅可以利用其良好的親水性和強(qiáng)耐污染性，還可憑借其獨(dú)特的納米孔洞結(jié)構(gòu)，在保持膜好的分離選擇性的同時(shí)，大幅提高膜的水滲透性和耐污染性，使其能夠更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種羧酸甜菜堿型膠體納米粒子填充聚酰胺納濾膜的制備方法。

羧酸甜菜堿型膠體納米粒子填充聚酰胺納濾膜制備方法包括如下步驟：

1）以含羧酸甜菜堿基團(tuán)的烯烴類單體和丙烯酸羥烷酯單體為功能單體，配成水溶液，加入水溶性氧化－還原引發(fā)劑，采用無(wú)皂乳液聚合法，制備羧酸甜菜堿型膠體納米粒子；

2）將多元胺單體和羧酸甜菜堿型膠體納米粒子均勻分散于水中，添加氫氧化鈉作為酸吸收劑，配成水相溶液；將多元酰氯單體溶解在有機(jī)溶劑中，配成有機(jī)相溶液；

3）將多孔聚砜支撐膜在水相溶液中浸漬2～5分鐘，取出并去除表面過(guò)量的水相溶液；再浸入到有機(jī)相溶液中0.5～3分鐘，取出并去除表面殘余的有機(jī)相溶液；在40～70^oC下固化20～40分鐘，經(jīng)去離子水漂洗后，得到羧酸甜菜堿型膠體納米粒子填充聚酰胺納濾膜；

步驟1）中所述的含羧酸甜菜堿基團(tuán)的烯烴類單體為3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]銨]丙烷-1-羧酸內(nèi)鹽、2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]銨]乙烷-1-羧酸內(nèi)鹽或3-(4-乙烯基吡啶)丙烷-1-羧酸內(nèi)鹽；步驟1）中所述的丙烯酸羥烷酯單體為丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥丙酯；步驟2）中所述的多元胺單體為哌嗪、間苯二胺或乙二胺；步驟2）中所述的多元酰氯單體為鄰苯二甲酰氯、間苯二甲酰氯、對(duì)苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯或聯(lián)苯四甲酰氯。