[發明專利]一種磺酸基官能化改性的乙烯基橋聯有機硅膜的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010992048.0
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112121649B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 徐榮;楊源;鐘璟;任秀秀;吳楠樺;李晶
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D69/02;B01D67/00;B01D61/02
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

本發明公開了一種磺酸基官能化改性的乙烯基橋聯有機硅膜的制備方法及應用。其中制備方法包括如下步驟：(1)將乙烯基橋聯有機硅前驅體(BTESEthy)、MPTES溶于無水乙醇中，然后加入一定量的去離子水，再逐滴加入一定量的鹽酸，在一定溫度下邊攪拌邊進行水解?聚合反應，得到有機硅聚合溶膠。(2)將得到的有機硅溶膠涂在Al₂O₃陶瓷管支撐體上，高溫煅燒，得到有機硅雜化膜。(3)將得到的有機硅雜化膜浸于一定濃度的酸性過氧化氫溶液中，在密閉不透光條件下反應4h，進行原位磺酸化改性，最后制得磺酸基官能化改性的橋聯有機硅雜化膜。經過酸性過氧化氫處理后，其親水性提高，在反滲透脫鹽領域，表現出良好的分離性能。

技術領域

本發明屬于分離膜制備領域，特別涉及一種磺酸基官能化改性的乙烯基橋聯有機硅膜的制備方法及應用。

背景技術

在眾多橋聯有機硅材料中，乙烯基橋聯有機硅材料是發展前景非常好的一類。此類膜材料相較于無機膜材料，具有較好的水熱穩定性和耐氯性能，如1，2-二(三乙氧基硅基)乙烯(BTESEthy)，但利用BTESEthy制備的有機硅膜孔徑較大，不利于實現水和其他離子的選擇性分離；同時BTESEthy中含有疏水性的有機橋聯基團(-CH＝CH-)，使膜在反滲透過程中表現出較低的水滲透率。這也限制了這類膜材料的發展應用。為了提高橋聯有機硅膜的水滲透率，現有技術存在對1,2-二(三乙氧基硅基)乙烯膜的親水性改性，如在：“乙烯基橋聯有機硅膜的羧基化改性及反滲透性能研究，徐榮等”中，為了進一步提高BTESEthy的水滲透率，通過巰基-烯點擊反應成功將羧基官能團引入到橋聯有機硅網絡中，羧基化改性的有機硅網絡具有更高的水親和力和更為致密的孔結構，改性后的水滲透率達到3.5±0.5×10^-13(m³/(m²·s·Pa))，且也有利于截留率的提高。但其中羧基化改性的BTESEthy-MSA膜的水滲透率仍然偏低。所以如何進一步提高的BTESEthy膜水滲透率，同時提高分離膜的鹽截留率，是本申請所要解決的技術問題。

發明內容

針對現有的BTESEthy網絡孔徑較大、疏水性等問題，本發明提供了一種親水性有機硅雜化膜的制備方法，制備出一種能夠同時提高水通量和鹽截留率的有機硅膜。

本發明的技術方案：本發明提供一種磺酸化改性有機硅雜化膜，所述膜的制備方法為：通過BTESEthy與γ-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTES)交聯共聚將巰基官能團和長的端基碳鏈引入到有機硅網絡結構中，最后通過酸性過氧化氫后處理改性的方式將巰基氧化成磺酸基，從而同時調節膜的有效孔徑和表面水親和力。

具體方案為：

(1)將BTESEthy、MPTES溶于無水乙醇中，然后在攪拌過程中加入一定量的去離子水，再逐滴加入一定量的鹽酸，在40℃水浴條件下持續攪拌2h得到BTESEthy/MPTES溶膠。

其中，各物質摩爾比為硅源前驅體:H₂O:HCl＝1:30～240:0.1～0.3，其中摩爾比BTESEthy:MPTES＝1.0～5.0，并保持溶膠的濃度為1～5.0wt％。作為優選，步驟(1)中BTESEthy與MPTES的摩爾比為2。

(2)在管式α-Al₂O₃陶瓷支撐體上依次涂粒子層及過渡層，然后將步驟(1)制得的溶膠涂于過渡層上，將支撐體在高溫下煅燒，得到BTESEthy/MPTES有機硅膜。