[發明專利]載帶樹枝狀聚酰胺-胺官能基團的聚醚砜功能分離膜的制備方法

有效

• 申請號: 201711025610.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107875869B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 宋來洲;王秀麗;吉敏;王進博;丁懷宇;張麗麗;劉福順
• 申請（專利權）人: 燕山大學;唐山海清源科技股份有限公司
• 主分類號: B01D71/82
• 分類號: B01D71/82;B01D67/00;B01D69/02;B01D71/56;B01D71/68;B01D71/78
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 續京沙

一種載帶樹枝狀聚酰胺?胺官能基團的聚醚砜功能分離膜的制備方法，首先對聚醚砜相繼進行氯乙酰化和胺化改性處理，并制備氯乙酰氯?二乙烯三胺?聚醚砜分離膜碎屑；之后以丙烯酸甲酯和乙二胺為主要試劑，借助邁克爾加成和酰胺化反應，并利用等離子輻照接枝增效技術對膜碎屑進行改性處理；最后應用相轉移技術制備載帶樹枝狀聚酰胺?胺官能基團的聚醚砜功能分離膜。本發明方法簡便，樹枝狀聚酰胺?胺官能基團的接枝效率高，該官能基團在分離膜中載負量大，且其在分離膜中載負穩定、不易流失；制備的聚醚砜功能分離膜能高效吸附去除水體中重金屬和磷酸鹽污染物，其在水污染治理領域的應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種分離膜的制備方法。

背景技術

隨著國民經濟的飛速發展和工業化生產的迅猛拓展，含有重金屬污染物的工業廢水排放與日俱增，由此導致了嚴重的地表水和地下水污染、土壤污染以及食品安全等一系列問題，其日益受到世界各國的高度關注。眾所周知，重金屬污染物有不可生物降解特性，其可通過食物鏈在生物體中傳遞，并且其生物蓄積性逐級增強，最終可在生物體內累積，從而嚴重危害生物體生存，并最終嚴重危及人類健康。此外，磷酸鹽會導致水體富營養化發生，繼而使環境水體惡化，給水生生物繁殖和生長以及飲水安全帶來損害。因此，水體中的重金屬和磷酸鹽污染防治是水環境管控的工作重心。

目前，用于水體中重金屬和磷酸鹽污染物處理的技術主要有：化學沉淀、離子交換與吸附、絮凝氣浮、生物吸附與富集、以及膜分離技術等。與其他處置技術相比，膜分離技術具有系統易于集成、能耗低、常溫操作、分離效率高、操作和維修簡單方便等優點，其在水處理領域的應用備受關注。反滲透、納濾、電滲析、聚合物或膠束增強超濾技術等可用于重金屬和磷酸鹽的工程處置，但其實際工程應用尚需進一步拓展。雖然常規微濾和超濾膜分離系統具有水通量高、預處理簡單、能耗低的突出優點，但其不能有效實現水體中水溶性重金屬離子和磷酸鹽的截留去除，為此需進行改性處理提升其處置效能。

在各種材質的微濾分離膜中，聚醚砜分離膜由于具有良好的力學性能、耐熱性、耐化學腐蝕和抗污染性等優良特性，而被廣泛應用于水處理工程中。但其對水溶性重金屬和磷酸鹽基本無去除作用，限制了其應用，為此國內外學者為此開展了諸多工作。將聚醚砜首先進行氯乙酰氯或溴乙酰化改性處理，之后再接枝多乙烯胺，最后進行膦酸化改性，將多乙烯膦酸基團接枝到聚醚砜分子鏈上，實現了重金屬的吸附去除，但該技術制備的聚醚砜功能分離膜對磷酸鹽處置效果差，而且膦酸化接枝效率較低。公開號為CN 103041719 A的專利提及首先對聚醚砜進行氯乙酰化，之后再接枝二乙烯三胺，將具有螯合配位作用的多乙烯胺官能基團引入聚醚砜分子鏈中，制得聚醚砜陰離子交換膜，該膜對Cu²⁺和磷酸鹽有較好的吸附效果，但其中氨基基團數目有限，故而其吸附去除磷酸鹽和回收Cu²⁺的應用性能尚不到工程處置要求；同時，此專利技術制備的聚醚砜陰離子交換膜的螯合官能基團中只有氮原子，沒有氧、硫和磷等原子，所以其對Pb²⁺、Ni²⁺和Cd²⁺等一類重金屬污染物的吸附去除作用有限。中國科學技術大學徐銅文教授課題組在溴甲基化聚(2,6-二甲基-1,4苯醚)中空纖維膜表面通過重復的胺與丙烯酸甲酯的邁克爾加成和酯的氨解反應可制備出高代的樹枝狀聚酰胺-胺中空纖維膜，其中較低代數的樹枝狀聚酰胺-胺中空纖維膜比較高代數的能夠負載更多的藥物。但該技術在中空纖維膜表面接枝樹枝狀聚酰胺-胺基團效率較低，對重金屬離子的吸附效率低，另外制備該膜的工藝時間很長，不適宜工業化生產。公開號為CN103553195A的專利提及到利用乙二胺和丙烯酸甲酯合成樹枝狀聚酰胺-胺與超支化聚酰胺-胺復合重金屬水處理劑，該技術制備的重金屬廢水處理劑能有效實現Cu²⁺、Cr⁶⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等多種重金屬污染物的吸附去除，但采用該專利技術制備的是液態吸附劑，盡管其重金屬吸附處理效率高，但其回收和再利用困難，繼而其重金屬污染的工程處置性能欠佳。

發明內容