[發明專利]一種PAN超濾膜絲的羧基化改性方法

在審

• 申請號: 202110075305.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112870986A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王雪剛
• 申請（專利權）人: 深圳市誠榮智能科技有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/42;B01D61/14;C02F1/44
• 代理公司: 深圳普華智科知識產權代理事務所(普通合伙) 44730
• 代理人: 肖迪

本發明公開了一種PAN超濾膜絲的羧基化改性方法，包括對PAN超濾膜絲進行交聯反應、水解反應、接枝反應。本發明避開了深度水解產生羧基的傳統方法，對已成型的PAN超濾膜絲進行后處理，使PAN超濾膜絲負載羧基，且羧基負載量可控，以羧基來實現強親水性，同時兼具離子交換性，可去除水中的陽離子類雜質，且改性過程不僅不會降低超濾膜強度，而且會大幅提高強度和剛性，增強使用壽命，從而實現PAN超濾膜絲較為理想的功能化改性，有利于工業化的廣泛應用。

技術領域

本發明涉及水處理超濾膜改性技術領域，具體涉及一種PAN超濾膜絲的羧基化改性方法。

背景技術

超濾膜是水處理領域的常用材料，用來濾除水中的細微顆粒物等雜質。PAN（聚丙烯腈）由于材料價廉易得、成膜條件容易實現，在超濾膜領域早已有大規模應用。但目前市場上的PAN超濾膜絲存在以下缺點：

1.抗沖擊強度差，在水流沖擊較強時容易斷絲，從而無法保證過濾精度；

2.抗菌性和耐污染能力不夠理想，材料易老化和污堵；

這些缺點導致其使用壽命不夠長，對于過濾介質的適應性不夠廣泛。

而PAN與其它高性能高分子材料的相容性較差，少有通過共混改性的手段來提高其性能。目前，也有對其進行化學改性的報道，都基本局限在將PAN中腈基直接深度水解成羧基，以羧基的親水性來提高膜的抗污染性。但事實上，PAN腈基水解變成羧基后，膜絲呈一定的溶脹狀態，高分子鏈有所斷裂，膜的強度大幅下降，過濾精度也不能保證，難以制成真正的高性能膜。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種PAN超濾膜絲的羧基化改性方法，本發明避開了深度水解產生羧基的傳統方法，對已成型的PAN超濾膜絲進行后處理，使PAN超濾膜絲負載羧基，且羧基負載量可控，以羧基來實現強親水性，同時兼具離子交換性，可去除水中的陽離子類雜質，且改性過程不僅不會降低超濾膜絲強度，而且會大幅提高膜絲強度，從而實現PAN超濾膜絲較為理想的功能化改性，有利于工業化的廣泛應用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

（1） 所述PAN超濾膜絲浸泡在水合肼溶液中交聯反應2h-8h，用清水漂洗后取出；所述水合肼溶液濃度為5%-20%，其溫度為60℃-90℃；

（2） 將步驟（1）制備的所述PAN超濾膜絲放入堿性溶液中進行水解反應得到酰胺基后，所述PAN超濾膜絲變成鮮紅色，立即將其取出，用冷水漂洗干凈;所述堿性溶液濃度為2%-10%,溫度50℃-80℃；水解反應式為：

（3） 將步驟（2）制備的所述PAN超濾膜絲放入丙烯酰胺-丙烯酸鈉溶液浸泡，接枝反應2h-8h;所述丙烯酰胺-丙烯酸鈉溶液濃度為1%-10%，且加入檸檬酸，其pH值為2-4，溫度60℃-90℃；接枝反應式如下：

（4）將步驟（3）制備的所述PAN超濾膜絲用清水漂洗干凈，晾干。

優選的，在進行所述步驟（1）前，所述PAN超濾膜絲經過老化、漂洗工序，使所述PAN超濾膜絲清潔且不含雜物；

優選的，所述步驟（2）的堿性溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；

本發明的有益效果為：

（1）水合肼交聯反應實現高強度，高分子鏈真正的網絡化；

（2）水解反應實現PAN超濾膜絲的親水性，并且兼具離子交換性，可去除水中的陽離子類雜質；

（3） 接枝反應使PAN超濾膜絲的強度和剛性進一步增強，加大了使用壽命；

（4） 實現PAN超濾膜絲較為理想的功能化改性，有利于工業化的廣泛應用。

具體實施方式