[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電聚合物分離膜、制備方法以及在染料分離中的用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010743586.6
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN112076635B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫世鵬;劉美玲;唐銘健;包可懿
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/64
• 分類號: B01D71/64;B01D71/60;B01D69/02;B01D67/00;B01D65/02;C02F1/44;C02F101/30
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32424
• 代理人: 鄧唯

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電聚合物分離膜、制備方法以及在染料分離中的用途，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用高度可擴(kuò)展的相轉(zhuǎn)化方法，通過將磺基水楊酸脫水的聚苯胺摻雜到聚酰亞胺(PI)中來制備大面積的導(dǎo)電聚合物膜。由磺酸基團(tuán)結(jié)合的聚苯胺主鏈?zhǔn)箤?dǎo)電聚合物保持熱穩(wěn)定性，并在中性pH時保持摻雜。同時，PI提供了優(yōu)良的耐高溫性能，易于加工，和強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度性能。因此，這種高度相容的聚苯胺/聚酰亞胺膜具有優(yōu)良的透水性和染料保留性。同時，它還具有良好的電氧化能力(通過間接誘導(dǎo)自由基(?OH)和非自由基(OCl?)的形成)降解有機(jī)污染物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電聚合物分離膜、制備方法以及在染料分離中的用途，屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓力驅(qū)動膜過濾技術(shù)具有在短時間內(nèi)不添加任何化學(xué)添加劑和副產(chǎn)物而提供高質(zhì)量水的特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種高效的水處理技術(shù)。但是如需要實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的準(zhǔn)確分離，通常要求膜的孔徑小于有機(jī)分子的孔徑，這可能使降低水的滲透性。此外，有機(jī)污染物不僅吸附在膜表面，而且在運(yùn)輸過程中通過靜電引力、疏水力等強(qiáng)相互作用容易堵塞膜孔。雖然簡單的物理清洗可以去除膜表面的一小部分吸附分子，但膜孔中頑固的污染物只能通過化學(xué)清洗去除，這可能對膜材料造成不可逆的損害，膜污染可能導(dǎo)致膜的滲透通量和截留效率的衰減。常見的“trade-off”效應(yīng)和孔道堵塞引起的污染問題，利用具有持久高滲透性和高截留率的膜對水進(jìn)行有效處理仍然是一個挑戰(zhàn)。

催化氧化技術(shù)作為一種綠色、高效的污水處理技術(shù)，由于其能夠?qū)⑺械母叻肿佑袡C(jī)污染物礦化為簡單的無機(jī)物質(zhì)，如水和二氧化碳，因此也引起了人們的極大興趣。因此，過濾和氧化的協(xié)同作用以達(dá)到防污和自清潔的性能，是一個具有成本效益的污水處理的前景廣闊的課題。例如，活性催化劑(如碳基或金屬材料)被包裹在常規(guī)膜中，以提高污染物的去除率和水的滲透性，或在多孔基質(zhì)上增加催化功能層以提高催化活性。更重要的是，這些無機(jī)催化劑也被證明對自潔膜是有效的。然而，附加的活性層不可避免地增加了制造成本。此外，這些小分子催化劑的浸出可能不會被完全抑制，因?yàn)殡娮愚D(zhuǎn)移在活化過程中會促進(jìn)它們的溶解。因此，需要設(shè)計(jì)一種具有穩(wěn)定催化效果和便捷的制備分離膜生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個發(fā)明點(diǎn)是，本發(fā)明利用高度可擴(kuò)展的相轉(zhuǎn)化方法，成功地通過將磺基水楊酸脫水的聚苯胺摻雜到聚酰亞胺(PI)中來制備得到了一種導(dǎo)電聚合物膜，這種導(dǎo)電聚合物膜由磺酸基團(tuán)結(jié)合的聚苯胺主鏈?zhǔn)箤?dǎo)電聚合物保持熱穩(wěn)定性。同時，PI提供了優(yōu)良的耐高溫性能，易于加工，和強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度性能。

本發(fā)明的第二個發(fā)明點(diǎn)是，采用上述的導(dǎo)電聚合物膜可以有效地對染料進(jìn)行分離，上述的導(dǎo)電膜表現(xiàn)出對主要染料較高的截留性能，同時也具有對無機(jī)鹽的透過特性，可以應(yīng)用于染料脫鹽的過程，高度相容的聚苯胺/聚酰亞胺膜具有優(yōu)良的透水性和染料保留性。

本發(fā)明的第三個發(fā)明點(diǎn)是：在對染料進(jìn)行過濾過程中，利用含有鎂離子的無機(jī)鹽能夠與剛果紅染料形成配位結(jié)構(gòu)，增加了其空間位阻，使得在過濾過程中不易發(fā)生膜孔內(nèi)的堵塞，明顯地提高了染料分離過程中的水通量。

本發(fā)明的第四個發(fā)明點(diǎn)是：上述的導(dǎo)電聚合物膜可以通過電化學(xué)降解的方式對表面形成的有機(jī)物污染層進(jìn)行去除，具有很好的清洗效果。

本發(fā)明的第五個發(fā)明點(diǎn)是：在進(jìn)行電化學(xué)清洗的過程中，同時在電解體系中引入含氯的無機(jī)鹽，在電解過程進(jìn)行時，通過原位反應(yīng)生成的活性氯，通過間接誘導(dǎo)自由基(?OH)和非自由基(OCl -)的形成)降解有機(jī)污染物，可以更好地使膜表面的染料分子降解，提高了清洗后的通量恢復(fù)率。。

本發(fā)明的第一個方面，提供了：

一種分離膜，是由聚酰亞胺和聚苯胺混合而成，其孔徑范圍是10-30nm，聚酰亞胺和聚苯胺的重量比是1-2：1；更優(yōu)選為3：2。

本發(fā)明的第二個方面，提供了：

上述的分離膜的制備方法，包括如下步驟：