[發明專利]一種多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010972401.9
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112007526A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 譚志勇;高文靜;楊曉慶;王展;房新穎
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜的制備方法。首先采用聚多巴胺在自制的聚砜膜上親水改性形成聚多巴胺層，然后通過牛磺酸和多巴胺反應對聚砜膜復合膜進一步親水改性，而通過親水基團的引入增強聚砜膜表面的親水性能。本發明的優點在于極大的提高聚砜膜的親水性和抗污染性能，不損傷膜材料，不破壞基體膜的物理化學性能，達到延長膜的使用壽命的目的，操作簡單，性能優異且綠色環保。

技術領域

本發明屬于環境材料領域，具體為通過多巴胺及牛磺酸改性制成聚砜復合膜，以提高其親水性和抗污染能力。

背景技術

分離技術作為21世紀最具有發展前途的高新技術之一。它具有分離效率高、能耗低、占地面積小、操作簡單、不污染環境、便于與其他技術集成等突出優點。因此膜分離技術被廣泛應用于生物制藥、飲用水凈化、廢水處理、化工、除菌等多個領域。

聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯等有機高分子材料是膜制備的常用材料。其中，聚砜材料剛性和韌性好，耐溫、耐熱氧化，耐無機酸、堿、鹽溶液的腐蝕，容易成型加工。但是聚砜材料親水性差，所以在應用過程中有機膜極易被污染。因此，在膜表面形成親水層，不僅增大了膜的水通量并有效改善了膜的抗污染性能。

多巴胺因本身含有氨基和羥基基團，同時在堿性條件下能夠自聚合在任何材料表面，因此用多巴胺對膜材料表面進行親水改性受到研究者的廣泛關注。短鏈磺酸具有很強的親水性，向復合膜表面引入適當磺酸基團單元，可改善膜表面的親水性，因此，常用作潤濕劑和生化試劑等。采用既含有可反應氨基又含有親水性磺酸基的牛磺酸可以賦予膜表面長期親水性，從而提高膜的耐污染能力。

多巴胺和牛磺酸都屬于綠色環保的原材料，將其應用于聚砜膜上，不會破壞聚砜材料優異的性能，還能使其親水性能得到極大的提高，使膜的使用壽命延長，且該技術生產效率高，具有十分優異的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜及其制備方法，該聚砜膜具有良好的親水性能和抗污染性能。

本發明首先提供一種多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜的制備方法，包括：

（1）將16 wt%的聚砜（PSf）、8 wt%的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和76 wt%的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）置于250 mL圓底三口燒瓶中，在60 ℃下機械攪拌溶解6 h，直至成為均一、穩定、透明的鑄膜液，并將鑄膜液靜置脫泡24 h。用刮膜機制得厚度均一的液態膜，在空氣中蒸發10 s后迅速放入純水凝固浴中，待膜片完全自主脫離玻璃板后，將膜片轉移到純水中浸泡，每隔2 h換一次凝固浴以除盡超濾膜中的溶劑、添加劑。將制得的超濾膜保存在去離子水中備用以備進一步實驗。

（2）將1.21 g三(羥甲基)氨基甲烷( Tris)置于1L燒杯中，配置成0.01 mol·L^-1的Tris緩沖液，用鹽酸將pH值調節到8.5；

（3）將0.5~3 g鹽酸多巴胺溶于三(羥甲基)氨基甲烷( Tris) 緩沖液，調節溶液pH值，配置成多巴胺緩沖溶液（pH = 8.5）；

（4）將步驟（1）所得的聚砜膜浸泡于多巴胺緩沖溶液中，分別在20~60 ℃水浴震蕩12~30 h后取出，用去離子水清洗表面殘留物，置于去離子水中備用；

（5）將步驟（4）制備好的PSF/PDA復合膜浸泡在1~4 g/L的牛磺酸水溶液中，在40~80 ℃下反應2~10 h，然后取出膜，用去離子水清洗膜表面的殘留物，得到多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜。

本發明所述的多巴胺改性時的考察因素為多巴胺緩沖溶液的濃度、水浴的溫度和浸泡的時間。