[發(fā)明專利]一種改性直通孔膜及直通孔膜改性方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810157500.4
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108211800A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郁博軒;曾珍;葉鋼;陳靖
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B01D61/14
• 分類號: B01D61/14;B01D67/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發(fā)明提供一種改性直通孔膜及直通孔膜改性方法，所述方法包括：通過調(diào)控多酚類物質(zhì)，在目標直通孔膜的表面及孔道中形成均勻的功能包覆層，實現(xiàn)對所述目標直通孔膜的改性處理，獲取改性直通孔膜。本發(fā)明以惰性直通孔膜材料為基礎(chǔ)，利用多酚類物質(zhì)在溶液中的氧化自聚作用，實現(xiàn)對目標直通孔膜的表面和直通孔的改性處理，工藝簡單，操作方便，能夠有效避免傳統(tǒng)膜改性方法的工藝周期長、生產(chǎn)成本高及易失效等問題，從而有效降低實際運行成本，經(jīng)濟環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜材料處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種改性直通孔膜及直通孔膜改性方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著水處理、生物制藥、食品加工等領(lǐng)域?qū)Ψ蛛x提純技術(shù)要求的不斷提高，膜分離技術(shù)作為一種高效率、低能耗的分離技術(shù)，受到了廣泛的關(guān)注并得到了迅速發(fā)展。同時，將分離膜進行功能化處理以實現(xiàn)目標物質(zhì)的精確分離也成為膜技術(shù)的一大發(fā)展趨勢。

以徑跡蝕刻膜為代表的直通孔膜作為一種具有特殊結(jié)構(gòu)的超濾膜，其均勻的圓柱狀垂直通孔為其提供了一些獨特的性質(zhì)，包括膜通量大、截留特性好以及抗污染能力強等優(yōu)異性能。但由于這種分離膜通常是由惰性的基體膜加工制成，惰性的基體材料在一定程度上制約了對其功能化設(shè)計的實現(xiàn)。

目前，用以解決上述問題的主要途徑是對分離膜材料的表面及孔道進行改性處理，處理方法主要包括：物理涂覆法，硅烷偶聯(lián)劑法、濕法化學修飾、等離子/輻照處理法等。這些方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)膜材料的改性，但也都存在各自對應(yīng)的問題。

其中，物理涂覆法雖然過程簡單且具有普適性，但在使用過程中容易脫落失效；硅烷偶聯(lián)劑法雖然同樣具有普適性，但操作過程繁瑣；濕法化學修飾具有較好的改性效果，但操作過程復雜，且針對不同的膜材料改性方法具有專一性；而等離子/輻照處理法具有時效性，長期放置改性效果會明顯下降，且對設(shè)備具有較高要求。

因此，亟待開發(fā)一種普適性較強且操作相對簡單的方法，用以實現(xiàn)對直通孔分離膜材料的有效改性處理。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明提供一種改性直通孔膜及直通孔膜改性方法，用以有效降低改性的操作難度，同時保證改性膜的普適性和改性效果。

一方面，本發(fā)明提供一種直通孔膜的改性方法，包括：通過調(diào)控多酚類物質(zhì)，在目標直通孔膜的表面及孔道中形成均勻的功能包覆層，實現(xiàn)對所述目標直通孔膜的改性處理。

其中，所述通過調(diào)控多酚類物質(zhì)，在目標直通孔膜的表面及孔道中形成均勻的功能包覆層的步驟進一步包括：S1，將所述目標直通孔膜固定在模具上一同浸沒在盛有給定緩沖溶液的反應(yīng)裝置中形成反應(yīng)體系，并逐次對所述反應(yīng)體系進行抽真空處理，直至抽真空處理的減壓過程中所述目標直通孔膜的表面不再產(chǎn)生氣泡；S2，將多酚類物質(zhì)前驅(qū)體的乙醇/水溶液及給定氧化劑的乙醇/水溶液同時滴加入所述反應(yīng)體系中，并在所述目標直通孔膜兩側(cè)均勻攪拌以使反應(yīng)充分；S3，交替使用去離子水和乙醇對反應(yīng)充分的目標直通孔膜進行浸泡洗滌，并在給定溫度下進行真空干燥處理，獲取表面及孔道中均具有均勻功能包覆層的直通孔膜。

其中，步驟S2中所述多酚類物質(zhì)前驅(qū)體進一步具體為包括多巴胺、鄰苯二酚及其衍生物、連苯三酚及其衍生物、左旋多巴和單寧酸在內(nèi)的含有鄰苯二酚基結(jié)構(gòu)的多酚類物質(zhì)中的一種。

其中，步驟S2中所述給定氧化劑進一步具體為包括氧氣、過硫酸銨、高碘酸鈉、硫酸銅、硅烷偶聯(lián)劑、摩爾比為1:(1～4)的硫酸銅/過氧化氫混合物和摩爾比為1:(1～4)的氧化銅/過氧化氫混合物在內(nèi)的具有氧化性的物質(zhì)中的一種。

其中，步驟S2中所述多酚類物質(zhì)前驅(qū)體的乙醇/水溶液中，乙醇和水的體積比為(0～1):1，且所述多酚類物質(zhì)前驅(qū)體的用量按每1cm²直通孔膜對應(yīng)5mg～40mg給定；所述給定氧化劑的乙醇/水溶液中，乙醇和水的體積比為(0～1):1，且所述給定氧化劑的用量按每1mmol所述多酚類物質(zhì)前驅(qū)體對應(yīng)0.25mmol～1mmol給定。