[發(fā)明專利]一種抗污染聚醚砜膜的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610128277.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN105688691A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建成;殷俊;王苑婷;許景程;李乃旭;李璟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D71/68
• 分類號(hào): B01D71/68;B01D71/60;B01D67/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面接枝聚二甲基硅氧烷抗污染聚醚砜膜制備方法，屬于膜 表面改性技術(shù)領(lǐng)域，表面改性后的聚醚砜膜具有抗油滴污染、低通量衰竭的功效。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，每天有大量的油(原油、有機(jī)物等)進(jìn)入到水體中， 形成含油污水。僅以采油行業(yè)為例，全球平均每天排出2.5～10億桶的含油污水。 如果不經(jīng)過處理就直接排放，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，不僅僅會(huì)惡化水體， 破壞水資源，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)而且還會(huì)威脅到野生動(dòng)物的生存以及人體健康。 相對(duì)于傳統(tǒng)的含油污水處理方法存在的諸多弊端，膜技術(shù)作為一種高效、節(jié)能、 環(huán)保的新型分離技術(shù)，被認(rèn)為是處理含油污水最有效的辦法。

聚醚砜材料具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，特別是抗臭氧氧化性能很 好，是常用的膜材料。然而由于其自身的疏水性質(zhì)，在油水處理的過程中，油滴 易通過疏水作用吸附、沉積在膜表面及膜孔表面造成膜污染。引起膜的通量迅速 減少，必須對(duì)膜進(jìn)行物理或者是化學(xué)清洗，不僅會(huì)導(dǎo)致費(fèi)用的增加，還會(huì)引起膜 分離性能的下降。因此，需要對(duì)聚醚砜膜進(jìn)行改性，以提高其抗污染能力。

早期的研究方向大多集中在通過提高聚醚砜膜的親水性，可以在膜表面吸附 大量的水分子，進(jìn)而形成水化層，有效地避免油滴與膜表面直接接觸，阻礙油滴 在膜表面的吸附沉積，從而提高膜的抗污染能力。然而油類污染物具有非常低的 表面能，油滴粒子極易發(fā)生聚結(jié)、遷移及鋪展，進(jìn)而形成連續(xù)的油膜，堵塞膜孔， 導(dǎo)致通量急劇下降。因此對(duì)聚醚砜膜進(jìn)行改性，只是簡(jiǎn)單的親水化改性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠的，還得有效的阻礙油滴形成連續(xù)致密的油膜。研究發(fā)現(xiàn)通過在膜表面同時(shí)引 入親水鏈段和低表面能鏈段，既能有效的抑制油滴在膜表面的吸附沉積，又能阻 礙形成連續(xù)的致密油膜，大幅度的提高膜的應(yīng)用效率。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種表面接枝聚二甲基硅氧烷抗污染聚醚 砜膜的制備方法，構(gòu)建出親水區(qū)和非極性低表面能區(qū)鑲嵌的兩親性先進(jìn)膜表面， 以解決傳統(tǒng)聚醚砜膜抗污染能力弱、易遭受嚴(yán)重的通量衰竭的問題。

發(fā)明內(nèi)容：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種抗污染聚醚砜膜的制備方 法，該制備方法按照下述步驟進(jìn)行：

1)以聚醚砜為成膜材料，以N，N-二甲基乙酰胺為溶劑配制鑄膜液，在 20-60℃下，攪拌2-12h，脫泡4-12h后刮膜，在空氣中放置10-30s后，放入10-50℃ 水浴中凝固成膜，得到聚醚砜基膜；

2)將多巴胺溶于堿性緩沖溶液中，制成濃度為0.5-12.0g/L的多巴胺緩沖溶 液，將上述制備的聚醚砜基膜的過濾面朝下浸入到新鮮配制的多巴胺緩沖溶液 中，20-60℃下反應(yīng)0.5-24h，將膜取出用去離子水沖洗，得到表面接枝有聚多巴 胺分子層的聚醚砜膜；

3)將氨基封端的聚二甲基硅氧烷NH₂-PDMS-NH₂溶于乙醇中制成濃度為 0.5-5.0g/L的溶液，將表面接枝有聚多巴胺分子層的聚醚砜膜置于其中，在 20-60℃下反應(yīng)0.5-24h，將膜取出后用乙醇沖洗得到表面接枝有聚二甲基硅氧烷 的聚醚砜膜。

其中：

步驟1)中聚醚砜在鑄膜液中的濃度為10.0-18.0wt％。

步驟2)中堿性緩沖溶液為pH＝7.2的巴比妥鈉-鹽酸緩沖溶液、pH＝8.5的三 羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液、pH＝9.4的甘氨酸-氫氧化鈉緩沖溶液或pH＝10.3 的碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液中的一種。

步驟3)中所用的NH₂-PDMS-NH₂分子量為1000-4000。

本發(fā)明還提供一種抗污染聚醚砜膜的的應(yīng)用，該膜材料表面接枝無毒的聚二 甲基硅氧烷PDMS低表面能鏈段能夠有效抵御油滴的吸附，可以用來高效、綠 色的處理油水乳液。

有益效果：與現(xiàn)有的聚醚砜膜材料相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：制備方法簡(jiǎn)單， 無需苛刻反應(yīng)條件，處理油水乳液時(shí)截留率高、抗油滴污染能力強(qiáng)，而且通量衰 竭現(xiàn)象大大減輕。

具體實(shí)施方式