[發明專利]一種親水化聚丙烯腈分離膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710480742.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107115796B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 申向;汪帆
• 申請（專利權）人: 曲靖師范學院
• 主分類號: B01D71/42
• 分類號: B01D71/42;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 云南省曲靖市專利事務所 53104
• 代理人: 許永昌;郎正德

一種親水化聚丙烯腈分離膜的制備方法，包括以下步驟：（1）以丙烯腈（AN）和甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為反應單體，合成兩親性共聚物PAN?co?PHEMA；（2）以合成的PAN?co?PHEMA為膜材料，通過浸沒相轉化法制備平板分離膜；（3）將PAN?co?PHEMA平板膜用丙烯酰氯處理，在膜表面引入碳碳雙鍵，進一步和丙烯酰嗎啉（ACMO）反應得到親水化分離膜。利用親水性、對蛋白質吸附有排斥性能的丙烯酰嗎啉（ACMO）對PAN膜進行改性，得到具有良好抗污染性能的PAN分離膜。工藝簡單、成本低。制備的改性膜親水性優于純PAN膜，膜表面吸附的蛋白質顯著降低。可作污水處理分離膜、血液透析膜開發利用。

技術領域

本發明屬于一種親水化聚丙烯腈分離膜的制備方法，涉及一種親水性能良好的聚合物分離膜的制備技術。

背景技術

膜分離技術由于其具有分離效率高、無二次污染及操作易于放大等特點，目前已廣泛運用于石油化工、污水處理、醫藥衛生、食品加工等領域。膜材料是膜分離技術的核心內容之一，目前常用的膜材料主要為有機高分子材料，例如聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯（PP）及聚丙烯腈（PAN）等。其中， PAN由于具有良好的化學穩定性、熱穩定性、力學性能及耐一般溶劑性能，已在眾多有機高分子膜材料中成為佼佼者，并已經形成了一系列的PAN分離膜，例如PAN超濾膜可用于血液滲透，也可用于城市污水處理，有效去除水中含有的有機物、微生物等。

盡管如此，膜污染現象始終是限制PAN分離膜深度應用的主要瓶頸之一。在分離過程中，廢水中的有機物或微生物等極易通過物理、化學、生化或機械作用在膜表面、膜孔內部吸附，造成分離膜的滲透通亮降低、分離特性顯著降低。因此，提高PAN膜的抗污染能力，是增強其服役能力的關鍵。

從目前研究來看，PAN膜的親水化改性是提高其抗污染性能的途徑之一，其原理在于通過在膜結構中引入親水性的材料，得到具有一定水合能力的分離膜表面。由于親水材料能結合大量的水分子，膜表面形成的水化層能阻止污染物的吸附或沉積，進而抗污染能力得以提高。

在PAN膜材料改性所應用的親水性材料中，聚乙二醇類衍生物和甜菜堿類兩性離子材料是最具代表性的。前者通過氫鍵與水分子結合，在膜表面形成水化層，后者則是通過離子鍵作用。盡管上述材料能很好地提高PAN膜的親水性能和抗污染性能，但仍然存在一些缺陷不可避免。聚乙二醇類衍生物結構中存在大量的醚鍵，在重金屬存在或氧氣存在條件下，極易發生氧化，使得聚乙二醇類衍生物改性PAN膜的持久性較差；盡管甜菜堿類兩性離子材料能很好地克服聚乙二醇類衍生物的缺陷，但其結構中同時存在正負離子基團，當對PAN進行共聚改性時，所形成的共聚物在有機溶劑中很難溶解，不能很好地通過浸沒相轉化法制膜。此外，兩性離子材料與PAN膜之間的相容性較差，同樣很難直接用兩性離子材料對PAN膜進行表面化學修飾。

研究表明，聚丙烯酰嗎啉（PACMO）是一種親水的高分子聚合物，其結構中同時存在親水的嗎琳基團和疏水的碳鏈結構，所以既可以溶于水，又可以溶于大多數有機溶劑，并對蛋白質等污染物具有優異的排斥性能。本發明中將PACMO與PAN膜相結合，用于PAN膜的親水改性，能很好地克服聚乙二醇類衍生物和甜菜堿類兩性離子材料的缺陷，同時得到一種抗污染性能良好的分離膜。

發明內容

本發明的目的是公開一種一種親水化聚丙烯腈分離膜的制備方法，解決現有PAN膜親水改性方法的不足，采用聚丙烯酰嗎啉（PACMO）對PAN膜進行表面修飾，得到一種抗污染性能良好的親水化聚丙烯腈分離膜。

技術方案如下：