[發(fā)明專利]一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112263918B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙孔銀;楊振浩;蔣俊;周堯;于黎楠;莫琛;丁永嬌;王曉磊;雷乾坤;張世潮
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D71/06;B01D71/42;B01D71/74;B01J13/00
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本發(fā)明報道了一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用。首先通過層層自組裝的方法在基膜上生成海藻酸鈉和陽離子聚合物的復(fù)合層，通過控制海藻酸鈉及陽離子聚合物的濃度、控制組裝層數(shù)調(diào)控復(fù)合層的厚度。隨后將組裝后的膜浸泡人草酸溶液中交聯(lián)，得到一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜。該過濾膜抗污染，耐鹽性好，對于無機鹽的截留率低，而對分子量大于650的體型分子具有高的截留率，在分子離子分離領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用，屬于功能材料和膜分離領(lǐng)域。涉及草酸、水凝膠、層層自組裝、過濾膜、分子離子分離等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水資源作為自然界一切事物正常運轉(zhuǎn)所必需的重要組成部分，影響著工業(yè)和社會生活的方方面面，其污染和循環(huán)利用問題已成為越來越多的科研工作者希望解決的問題，目前已經(jīng)開發(fā)出來的技術(shù)包括生化、絮凝、磁混凝、微電解耦合催化氧化，然而這些技術(shù)所固有的缺點，例如設(shè)備復(fù)雜、能耗高、運行成本高，使污水的處理變得更加復(fù)雜，設(shè)備運行的同時還有可能產(chǎn)生一些其他的化學(xué)污染物。因此，發(fā)展節(jié)能、低成本和環(huán)境友好型的可持續(xù)水凈化技術(shù)成為亟待解決的問題。

高分子凝膠是由高分子三維網(wǎng)絡(luò)與溶劑組成的多元體系，水凝膠因其含有80％以上的水而具有良好的親水性。高分子水凝膠膜具有尺寸小，能耗低，制備簡單，價格便宜等優(yōu)勢，目前成為污水治理的首選材料。層層自組裝技術(shù)具有操作簡單，適用范圍廣泛，所制備的薄膜材料厚度可控等優(yōu)點，最突出的優(yōu)勢是它可以不受基底的幾何形狀限制，為特殊幾何形狀材料的表面功能化提供了便利。

王歡利用一種簡便的方法，結(jié)合了層層自組裝技術(shù)和“點擊”化學(xué)反應(yīng)來制備超薄水凝膠膜。通過紫外可見吸收光譜分析發(fā)現(xiàn)，利用這種層層自組裝點擊法制備的水凝膠膜的吸收強度隨著層數(shù)的增加而增強。這種方法可以很好地制備厚度為納米級的水凝膠膜。

金屬離子交聯(lián)的海藻酸鹽水凝膠在高濃度一價鹽溶液中穩(wěn)定性差，草酸交聯(lián)的海藻酸鹽水凝膠可耐受高濃度的無機鹽，但是其機械強度和通量較低。本發(fā)明報道了一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用。首先通過層層自組裝的方法在基膜上生成海藻酸鈉和陽離子聚合物的復(fù)合層，通過控制海藻酸鈉及陽離子聚合物的濃度、控制組裝層數(shù)調(diào)控復(fù)合層的厚度。隨后將組裝后的膜浸泡入草酸溶液中交聯(lián)，得到一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜。該過濾膜抗污染，耐鹽性好，對于無機鹽截留率低，而對分子量大于650的體型分子具有高截留率，在分子離子分離領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)膜不耐污染、海藻酸鈣水凝膠過濾膜易溶脹、在高濃度無機鹽中不穩(wěn)定、厚膜通量低等問題。

本發(fā)明解決所述傳統(tǒng)膜不耐污染、海藻酸鈣水凝膠過濾膜易溶脹、在高濃度無機鹽中不穩(wěn)定、厚膜通量低等問題的技術(shù)方案是提供一種草酸交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用。

一種草酸交聯(lián)的層層自組裝水凝膠過濾膜的制備方法及在分子離子分離中的應(yīng)用，其特征是包括以下步驟：

a)在氫氧化鈉水溶液中對聚丙烯腈基膜進(jìn)行水解，獲得表面含羧酸鈉官能團(tuán)的聚丙烯腈基膜，用去離子水清洗后浸泡在去離子水中備用；

b)配制質(zhì)量百分比濃度0.05％-2％的海藻酸鈉水溶液和0.05％-2％的陽離子聚合物水溶液，靜置脫泡備用；

c)配制質(zhì)量百分比濃度1％-10％的草酸水溶液；

d)首先將步驟a)得到的含羧酸鈉官能團(tuán)的聚丙烯腈基膜浸泡到步驟b)得到的陽離子聚合物水溶液，將膜取出后用去離子水洗去表面多余的陽離子聚合物，將其浸泡到步驟b)得到的海藻酸鈉水溶液中，海藻酸鈉上的羧基與陽離子聚合物上的氨基發(fā)生靜電作用，得到第一層組裝膜；