[發明專利]聚合物分離膜表面改性的方法

在審

• 申請號: 201810854165.3
• 申請日: 2018-07-30
• 公開（公告）號: CN109078510A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 林紅軍;申利國;曾千千;余偉明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/34;B01D71/26;B01D69/02;B01D67/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明公開了聚合物分離膜表面改性的方法，利用噴墨打印機的微液滴噴涂技術，通過連接電腦設置打印程序，精確控制聚電解質在聚合物分離膜表面進行修飾，實現聚合物分離膜表面親水化和選擇性荷電。本發明工藝過程效率提高顯著、可控性強、成本低且綠色環保，改性后的分離膜抗污染性能和通水能力強，對提高分離膜的抗污染性能方面的研究具有重要意義。

技術領域

本發明涉及膜改性技術領域，特別涉及聚合物分離膜表面改性的方法。

背景技術

水資源短缺和水環境污染是當前世界各國迫切需要解決的重大問題。高效的污水處理及資源化利用技術成為國內外研究的重點課題。起源于20世紀60年代的膜分離技術，具有能耗低、效率高、易實現高度集成化、移動靈活、操作簡便、二次污染小等諸多優勢，是最具發展潛力的高效污水處理技術之一。

然而，膜污染是限制膜法污水處理技術廣泛應用的瓶頸性問題(Lee et al.2004,Rana and Matsuura 2010)。在污水處理過程中，疏水的有機污染物極易和疏水的高分子膜表面發生吸附而停留在膜表面進而導致膜污染，另外，負電性的有機污染物和膜之間的靜電吸引作用會加劇膜污染。膜污染導致膜通量下降、處理效率降低，而更換膜組件勢必導致處理成本的提高；而對膜進行清洗維護，易導致二次污染，也會提高處理成本。使用具有高抗污染性能的膜，將使膜更換和清洗頻率降低，從而大大降低成本，促進膜法污水處理技術的廣泛應用，因而，研發抗污染的膜是實現高效膜法污水處理技術的關鍵問題。針對污染的機理，可通過改善膜的親水性和負電性來提高膜的抗污染性能。

聚電解質是一種廣泛應用于化工、醫藥等行業的精細化學品，由于其獨特的荷電性能以及含有特殊的親水官能團，例如磺酸(SO₃^-)、氨基(-NH₂)等，被認為具備提高膜的親水性和選擇性的荷電的能力。眾多研究者探索了在聚合物膜表面涂覆聚電解質以提高膜的抗污染性能。美國專利US20140202953A1通過層層自組裝的方法在基膜上修飾了聚電解質和碳納米管，結果顯示復合膜具有優良的通量，尤其對蛋白質具有很高的抗污染性，且水通量回復率提高(Heechul et al.2013)。高從堦院士等(Zhao et al.2011,Chen etal.2015)在層層自組裝聚電解質改性膜表面方面進行了大量研究。F.Fadhillah等(Fadhillah et al.2013)以聚砜(PSF)超濾膜為基膜，以聚丙烯氯化銨(PAH)和聚丙烯酸(PAA)為正負聚電解質在PSF膜表面進行改性。修飾120層[PAH/PAA]后，膜的水接觸角由未改性的79.81°降低為34.53°。F.Diagne等(Diagne et al.2012)在聚醚砜(PES)微孔濾膜(0.1微米)表面改性修飾了聚電解質/納米Ag混合膜。改性后的膜負電性大大提高，由未改性的-2.96mV降低至-51.8mV。涂覆后的膜在抗有機污染物和微生物污染物方面的性能得到顯著改善。

目前，層層自組裝的(LBL)的方法被普遍應用于聚電解質對聚合物膜表面改性。中國專利CN200710156160.5通過電場驅動在基膜上層層自組裝(LBL)聚電解質制備了滲透汽化復合膜。針對聚電解質修飾納濾膜的研究方面，Law Yong Ng對進行了綜述(Ng etal.2013)，他們指出LBL自組裝技術具有操作簡便，實驗條件易控，反應條件溫和等的優點。然而，層層自組裝的(LBL)的方法也存在著可控性差、原料浪費嚴重、操作耗時等缺陷。即使很小的膜片，也需大量的聚電解質水溶液，這會導致二次污染和成本的升高。因此，開發高效、可控的聚電解質的改性方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為解決以上問題，本發明提供一種聚合物分離膜表面改性的方法，包括以下步驟：

制備特定濃度的鹽溶液。

將制成的鹽溶液分成兩份，其中一份加入陽離子聚電解質物質，形成特定濃度的荷正電聚電解質溶液，另一份加入陰離子聚電解質溶液，形成特定濃度的荷負電聚電解質溶液。