[發明專利]一種高效親水化改性抗污染聚醚砜膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710396109.5
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107081079B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 周建成;李璟;殷俊;李乃旭;劉明;楊斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D71/68;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種高效親水化改性抗污染聚醚砜膜的制備方法及應用，屬于膜分離技術領域。

背景技術

當前國內工業迅猛發展，水環境保護形勢異常嚴峻，工業廢水、生活用水等含油污水必須進行科學的處理。含油污水是指含有脂(脂肪酸、皂糞、脂肪、蠟等)及各種油類(礦物油、動植物油)的污水，其特點是化學耗氧量(COD)、生物需氧量(BOD)高，有一定的氣味和色度、易燃、易氧化分解，一般比水輕、難溶于水。含油污水面廣、量大且危害嚴重，在石油、航運、機械等領域中都會產生含油污水，對環境保護和人體健康危害非常大。

膜分離技術是一種綠色、高效的新型分離技術，是處理含油污水最有效的辦法之一。疏水性的聚醚砜(PES)是理想的膜材料，但在實際應用中膜污染嚴重，使得膜分離效率下降，操作成本增加。利用親水性物質對疏水性膜材料進行親水化改性，以提高其親水性能和抗污染性能，來制備出能在工業應用的抗污染膜，這已經成為膜分離技術領域的研究熱點之一。

目前，對膜進行親水化改性的方法主要有表面接枝、表面涂覆、膜材料改性和物理共混等，在工業上都有一定的應用。物理共混法是把具有不同性能的多種材料通過成膜時的物理共混，實現“有利性能”的結合。表面接枝法形成的親水層與本身基膜之間是以共價鍵連接作用的，與表面涂覆等方法相比，表面接枝法對膜的親水性和抗污染性改性更加持久、穩定。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于提供一種高效親水化改性抗污染聚醚砜膜的制備方法及應用，該方法制備的聚醚砜膜與現有聚醚砜膜比較，其親水性和抗污染性都得到了顯著提升。

技術方案：本發明提供了一種高效親水化改性抗污染聚醚砜膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：將兩端以4-氰基戊酸二硫代苯甲酸封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物即大分子鏈轉移劑CPADB-F127-CPADB、引發劑偶氮二異丁腈和單體丙烯酸加入到反應器中，之后加入溶劑N,N-二甲基甲酰胺，利用雙排管除去反應器中的氧氣，在氮氣保護條件下攪拌反應，制得兩端以丙烯酸封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物，簡記為PAA-F127-PAA，其結構式如下：

步驟2：將基膜材料聚醚砜、添加劑PAA-F127-PAA加入溶劑中，在20～60℃下攪拌2～12h配制得到鑄膜液，靜置脫泡4～12h后對鑄膜液進行刮膜，在20～60℃凝固浴中成膜，得到共混了PAA-F127-PAA的聚醚砜膜，簡記為PES/PAA-F127-PAA膜；

步驟3：第一步，將引發劑(2-乙基(2-溴-2-甲基丙酰氨基))叔丁基氨基甲酸、單體甲基丙烯酸二甲氨乙酯、催化劑CuBr₂、配合物五甲基二乙烯三胺和還原劑抗壞血酸溶于二氧六環中，在無氧條件下反應制得2-溴甲基-4-((2-((叔丁氧羰基)氨基)乙基)氨基)-2,3,3-三甲基-4-氧代丁酸2-二甲基氨基，簡記為Boc-PDMAEMA；第二步，將Boc-PDMAEMA溶于四氫呋喃中，加入過量1，3-丙烷磺內酯，室溫反應得到11-溴甲基-2,2,10,10,11,16,16-七甲基-4,9,12-三氧代-3,13-二氧雜-5,8,16-三氮雜十八烷-16--19-磺酸鹽，簡記為Boc-PDMAPS；第三步，將Boc-PDMAPS加入過量2～3mol/L鹽酸，攪拌反應，提純得到3-((2-((2-(氨基乙基)氨基)-2-溴甲基-2,3,3-三甲基-4-氧代丁酰基)氧基)乙基)二甲基氨基)丙烷-1-磺酸鹽，簡記為NH₂-PDMAPS，其結構式如下：

步驟4：以PES/PAA-F127-PAA膜為基膜，把基膜浸置于活化混合液中，之后將基膜取出，移至NH₂-PDMAPS濃度為1～5g/L的pH＝7.2～7.6的磷酸緩沖鹽溶液中，在室溫下反應，制得表面接枝了NH₂-PDMAPS的共混改性聚醚砜膜，簡記為PES/PAA-F127-PAA/NH₂-PDMAPS膜。

其中：

步驟1中以摩爾比計，CPADB-F127-CPADB：偶氮二異丁腈：丙烯酸＝1：0.3～0.8：300～800，丙烯酸在溶劑N,N-二甲基甲酰胺中的濃度為0.8～1.5mol/L。

步驟1所述的攪拌反應的溫度為50～90℃，攪拌時間為4～24h。

步驟2所述的鑄膜液中基膜材料聚醚砜的濃度為10wt％～18wt％，PAA-F127-PAA的濃度為0.05wt％～0.9wt％，剩余部分為溶劑。