[發(fā)明專利]基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410425670.8
• 申請(qǐng)日: 2014-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN104209009A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何春菊;趙新振;秦愛文;劉大朋;馬博謀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D69/02
• 分類號(hào): B01D69/02;B01D71/26;B01D71/68;B01D71/36;B01D71/34;B01D71/48;B01D67/00
• 代理公司: 上海天翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分離膜改性領(lǐng)域，涉及基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，具體涉及通過疏水微孔分離膜表面的親水化改性達(dá)到以污染防治膜污染的目的，制備抗污性微孔分離膜。

背景技術(shù)

膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于水處理、化工、冶金、能源、石油、食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、電子、仿生等各個(gè)領(lǐng)域，是當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。例如分離膜材料有聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，作為優(yōu)異的分離膜材料為人們所熟知，但實(shí)際應(yīng)用過程中，膜分離過程都不可避免的存在膜污染的問題，膜污染和濃差極化現(xiàn)象造成分離性能的顯著下降和運(yùn)營成本的升高。怎樣消除或者減小膜污染，是現(xiàn)在分離膜領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。現(xiàn)階段主要是通過分離料液的預(yù)處理，操作條件優(yōu)化，膜組件設(shè)計(jì)，鼓泡，膜清洗等方法，減少或者清理膜污染。而從膜材料本身著手，才能從根本上解決膜污染的問題。

海藻酸鈉(SA)是一種天然多糖，又名褐藻酸鈉、褐藻膠、藻酸鹽，也是水體中和實(shí)驗(yàn)測(cè)試中常用的污染介質(zhì)。海藻酸鈉粉末遇水變濕，與水有極強(qiáng)的氫鍵和離子化水合作用，分子鏈與水結(jié)合后使其表面具有粘性，微粒粘合成團(tuán)塊很緩慢的完全水化并溶解。作為親水性材料，SA在膜分離中的應(yīng)用主要在滲透汽化膜分離領(lǐng)域，作為水優(yōu)先透過膜。現(xiàn)階段大量研究表明：正由于其易粘結(jié)的特性，對(duì)于親水性污染物，SA可通過氫鍵及離子鍵橋形式，在膜表面易形成濾餅層，使污染物分子不能順利進(jìn)入孔道，表面濾餅層則可用水直接清洗，最終污染物對(duì)膜造成的不可逆污染極低。同時(shí)，對(duì)于疏水性污染物，因?yàn)镾A具有極好的水化作用，可明顯改性疏水分離膜表面的潤濕性能，其親水性的增加可將疏水污染物大分子排開，減少污染物在膜表面的粘附。因此不論是對(duì)親水性和疏水性的各類污染物，海藻酸鈉都可最大程度上降低污染物對(duì)分離膜造成的不可逆污染，表現(xiàn)出較好的抗污效果。

現(xiàn)階段對(duì)SA的利用，主要利用其較好的成膜性能，通過共混澆筑成膜和基底涂覆的方法，但涂覆法無法將其固定在膜表面，容易脫落，對(duì)于SA的交聯(lián)反應(yīng)也以無機(jī)酸交聯(lián)為主，利用絡(luò)合作用優(yōu)化其應(yīng)用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，特別是提供通過疏水微孔膜表面的親水化改性達(dá)到以污染防治膜污染的目的的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法。

本發(fā)明，通過等離子體處理和界面交聯(lián)的方法，首先通過等離子體處理增加疏水膜表面的親水性和可反應(yīng)性活性位點(diǎn)(羥基等)，使親水性SA吸附到膜表面，后利用多官能度均苯三甲酰氯(TMC)和等離子體處理產(chǎn)生的活性位點(diǎn)，基于羥基和酰氯鍵的定向反應(yīng)，將親水性污染介質(zhì)SA均勻固定到疏水多孔膜表面，利用SA獨(dú)特的抗污效果，在改善疏水多孔分離膜親水性的同時(shí)，制備以污染防污的多孔分離膜，極大的減小各類疏水污染物和親水污染物對(duì)膜造成的不可逆污染。

本發(fā)明的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，具體步驟包括：

第一步：將疏水微孔膜進(jìn)行等離子體預(yù)處理，后置于空氣中充分氧化，產(chǎn)生可反應(yīng)位點(diǎn)；

第二步：將預(yù)處理后的疏水微孔膜置于SA溶液中進(jìn)行充分吸附；第三步：將吸附后的疏水微孔膜取出，刮去表層多余的SA溶液，置于均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中，進(jìn)行界面交聯(lián)；

第四步：將經(jīng)界面交聯(lián)后的疏水微孔膜取出清洗，得到基于界面交聯(lián)改善抗污性能的疏水微孔膜。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

如上所述的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，所述疏水微孔膜的材質(zhì)是疏水材質(zhì)的聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)聚偏氟乙烯(PVDF)材料。

如上所述的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，所述等離子體預(yù)處理是指置于常壓等離子體設(shè)備中進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理?xiàng)l件為100-500W，處理時(shí)間為20-300s，處理氣氛為氮?dú)狻⒀鯕狻鍤狻⒑饣蚩諝鈿夥铡?/p>

如上所述的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，所述充分氧化是指疏水微孔膜經(jīng)等離子體預(yù)處理后，疏水微孔膜在空氣中與氧氣作用，空氣中放置10分鐘以上可反應(yīng)完全，表面生成穩(wěn)定的極性官能團(tuán)，所述極性官能團(tuán)為羥基和氨基，處理后膜表面親水性的增加，有利于后續(xù)對(duì)于親水性聚合物的吸附。

如上所述的基于界面交聯(lián)改善疏水微孔膜抗污性能的方法，所述SA溶液是指質(zhì)量濃度為0.1-3％的SA的水溶液；所述充分吸附是指吸附時(shí)間為10-60min。