一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法
【專利摘要】針對(duì)純離子交聯(lián)水凝膠過(guò)濾膜穩(wěn)定性差，機(jī)械強(qiáng)度低，膜孔過(guò)大等問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)制備了一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，該平板膜以海藻酸鈉為成膜基材，以水溶性化合物為致孔劑，加入化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑，使海藻酸鈉同時(shí)被共價(jià)鍵和離子交聯(lián)以提高膜的穩(wěn)定性。通過(guò)改變化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的種類及配比調(diào)節(jié)膜的機(jī)械強(qiáng)度和膜孔大小，以及在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定性。該水凝膠平板膜制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，沒(méi)有有機(jī)廢液產(chǎn)生，得到的水凝膠膜可耐0.2-1MPa的壓力，在油水分離、蛋白質(zhì)分離、生物樣品過(guò)濾等容易產(chǎn)生膜污染的分離領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的水凝膠平板膜使用完后直接遺棄能被微生物完全降解，不會(huì)造成環(huán)境危害。
【專利說(shuō)明】一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制 備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法，屬于環(huán)境功能材料和膜領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膜過(guò)濾材料由于其本身的疏水性極易引起大分子、膠體、電解質(zhì)和顆粒等在膜表面或膜內(nèi)不可逆沉積，由此造成的膜污染造成膜的通量不斷下降，以至膜分離過(guò)程不能正常進(jìn)行。目前采用了很多方法，如預(yù)處理進(jìn)料水，抗污染膜的開(kāi)發(fā)，膜組件的新穎設(shè)計(jì)，操作條件優(yōu)化和把膜過(guò)程與其他技術(shù)結(jié)合起來(lái)等。傳統(tǒng)膜過(guò)濾材料由于其本身的疏水性極易引起大分子、膠體、電解質(zhì)等在膜表面或膜內(nèi)不可逆沉積，造成膜污染使膜的通量不斷下降，以至膜分離過(guò)程不能正常進(jìn)行。
[0003]共混改性是一種在現(xiàn)有的膜材料基礎(chǔ)上取長(zhǎng)補(bǔ)短的改善膜性能的簡(jiǎn)便方法。通過(guò)與親水性高分子共混，將親水組分引入鑄膜液體系中，從而使膜性能得到改善。共混制的膜不僅可以維持原有的截留率不變，而且純水通量、抗污染性和耐菌性都達(dá)到大幅提升。常用于共混以改善膜滲透性能和分離性能的高分子有主要有以下幾種:聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、磺化聚苯乙烯、聚乙烯醇(PVA)、磺化聚砜(SPS)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、尼龍6、磺化聚芳醚砜(SPES-C)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)和氯甲基化聚砜(CMPS)等，它們分別與疏水高分子共混制得了適用于不同分離體系的微濾膜和超濾膜。除親水性高分子以外，小分子無(wú)機(jī)粒子也可以用來(lái)改善膜親水性，例如Al2O3粒子、α鋁粒子、1102粒子和SiO2粒子等。用含有這類粒子的鑄膜液制得的膜，完美的結(jié)合了無(wú)機(jī)材料的耐高溫性、親水性和高分子的柔韌性，是一種新型的親水的有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合膜【超濾膜的改性研究及應(yīng)用，膜科學(xué)與技術(shù)，2003，23 (4):97-102】。
[0004]表面涂覆改性是通過(guò)在膜表面涂覆上一層含有功能基團(tuán)的水溶性高分子或表面活性劑，可以在膜的表面引入一層功能高分子層改性方法。孫秀珍等人將殼聚糖(CS)涂覆在聚醚砜(PES)超濾膜、尼龍-6微濾膜和PVDF微濾膜的表面制備了復(fù)合膜，在這三類復(fù)合膜中，PVDF-CS復(fù)合膜的性能最為優(yōu)良，在0.25MPa、室溫的操作條件下，對(duì)PEG-20000的截留率達(dá)到98.4%【殼聚糖超濾復(fù)合膜研制[J].東海海洋，1999，17 (2):21_25】。
[0005]表面接枝改性是另一大類能有效改善聚合物膜表面性質(zhì)的方法，一般可通過(guò)等離子體、光、輻照、電子束等引發(fā)手段在膜表面形成活性位點(diǎn)，該活性位點(diǎn)再進(jìn)一步引發(fā)其它功能單體在膜表面接枝聚合，賦予聚合物膜表面以接枝聚合物鏈的性質(zhì)。表面接枝改性的特點(diǎn)是改性僅發(fā)生在膜表面層的幾個(gè)納米之內(nèi)，在賦予膜表面以接枝聚合物鏈的性質(zhì)的同時(shí)，不影響材料本體的性質(zhì)，并且接枝的高分子鏈與膜表面之間以化學(xué)鍵相結(jié)合使得改性效果更牢固。Hsueh等人通過(guò)等離子體接枝聚合制備了 AA-PVDF-DMAEA雙極膜，PVDF膜的一側(cè)接枝陰離子單體丙烯酸，另一側(cè)則接枝陽(yáng)離子單體丙烯酸-N，N-二甲基乙胺酯。由于有離子型聚合物覆蓋在接枝膜的表面，使接枝膜的純水接觸角顯著下降【Bipolar membraneprepared by grafting and plasma polymerization.Membr.Sc1.,2003,219:1_13】。
[0006]對(duì)原膜的親水改性也可以大大提高通量和改善膜的抗污染性能，因此國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)疏水性膜的親水化改性及選用親水性材料制膜等開(kāi)展了研究工作，而開(kāi)發(fā)新型膜材料這些年鮮有報(bào)道。共混改性工藝復(fù)雜，表面涂覆容易脫落，表面接枝改性難以得到均勻的改性膜，更重要的是這些方法不能從根本上解決膜的親水性問(wèn)題，也就不能從根本上解決膜的污染。
[0007]高分子水凝膠是由高分子三維網(wǎng)絡(luò)與水組成的多元體系。大多數(shù)人造普通水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度很差，容易變形，并且隨著含水量的不同發(fā)生溶脹和消溶脹。水凝膠具有極佳的親水性，因?yàn)槠浒俜种耸陨隙际撬?，如果將這類水凝膠制備成水處理的膜不但可以從根本上解決膜的親水性問(wèn)題，還可以利用各種環(huán)境刺激因素改變膜孔的大小，從而調(diào)控膜的過(guò)濾行為。海藻酸鈉是從褐藻中提取的一種天然高分子，其分子鏈中含有α_1，4結(jié)構(gòu)L型古羅糖醛酸和β_1，4結(jié)構(gòu)D型甘露糖醛酸兩種結(jié)構(gòu)單元。它可溶于水，而不溶于有機(jī)溶劑，可被離子交聯(lián)形成水凝膠。海藻酸鈉具有良好的生物相容性、增稠性、成膜性、穩(wěn)定性、絮凝性和螯合性，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域。海藻酸鈉在膜材料方面的研究大多僅限于離子交換膜和蒸發(fā)滲透膜方面的報(bào)道。張莉娜等將海藻酸鈉水溶液和纖維素的銅氨溶液混合制備了離子交換膜，該膜成功的吸附了鍶離子和鎘離子，而且該離子交換膜重復(fù)性好【Journal of Membrane Science, 1999,162:103-109.】。Υ.M.Huang 和Μ.H.Jochen等將海藻酸鈉膜與各種無(wú)機(jī)離子交聯(lián)，將制備的該膜成功用于乙醇和水的混合物以及異丙醇和水的混合物的蒸發(fā)滲透脫水，得到了較高滲透通量和分離系數(shù)【Journalof Membrane Science, 1999,160:101_113】。陳曉琳等用海藻酸鈉作為表面活性層材料，以戊二醛為交聯(lián)劑，以聚砜(PSF)和聚丙烯腈(PAN)為支撐層，制備了一種新型荷負(fù)電納濾膜【中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,40(10):85-89】。我們?cè)谥暗墓ぷ髦兄苽淞艘环N水過(guò)濾用雜化水凝膠平板膜，該平板膜以海藻酸鈉為高分子骨架，以丙烯酰胺及其衍生物為聚合單體，加入化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑，以水溶性化合物為致孔劑，引發(fā)聚合形成高強(qiáng)度高韌性的雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠，洗脫掉致孔劑后得到的平板膜用于水過(guò)濾，具有高的親水性和優(yōu)良的抗污染性【201310112790.8】。但是經(jīng)過(guò)單體的聚合反應(yīng)后，致孔劑被部分接枝，難以洗脫，因此得到的膜通量很小，且未反應(yīng)的單體殘留影響了膜過(guò)濾后的水質(zhì)。我們嘗試過(guò)以海藻酸鈉為基體，以氯化鈣為交聯(lián)劑，以水溶性高分子為致孔劑制備海藻酸鈣水凝膠平板膜，發(fā)現(xiàn)致孔劑可被充分洗脫，通量明顯提高，但是純離子交聯(lián)水凝膠過(guò)濾膜穩(wěn)定性差，機(jī)械強(qiáng)度低，膜在受壓下變薄從而使膜孔堵塞，因此在0.16MPa以上的壓力下通量不再隨壓力增加而增大。此外，僅經(jīng)過(guò)鈣離子交聯(lián)的海藻酸鈣水凝膠平板膜膜孔過(guò)大，難以截留小分子量的物質(zhì)。
[0008]針對(duì)純離子交聯(lián)水凝膠過(guò)濾膜穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低、膜孔過(guò)大，自由基聚合凝膠膜致孔劑難以洗脫等問(wèn)題，本專利設(shè)計(jì)制備一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，該平板膜以海藻酸鈉為成膜基材，以水溶性化合物為致孔劑，加入化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑，使海藻酸鈉同時(shí)被共價(jià)鍵和離子交聯(lián)以提高膜的穩(wěn)定性。通過(guò)改變化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的種類及配比調(diào)節(jié)膜的機(jī)械強(qiáng)度和膜孔大小，以及在電解質(zhì)溶液中的穩(wěn)定性。該水凝膠平板膜制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，沒(méi)有有機(jī)廢液產(chǎn)生，得到的水凝膠平板膜可耐0.2-lMPa的壓力，在油水分離、蛋白質(zhì)分離、生物樣品過(guò)濾等容易產(chǎn)生膜污染的分離領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
[0009]目前廣泛使用的高分子膜難以生物降解，因此廢棄后往往帶來(lái)環(huán)境污染問(wèn)題，而本發(fā)明制備的水凝膠平板膜主要組分為海藻酸鹽，使用完后直接遺棄能被微生物完全降解，不會(huì)造成環(huán)境危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問(wèn)題是純離子交聯(lián)水凝膠過(guò)濾膜穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低、膜孔過(guò)大，自由基聚合制備的凝膠膜致孔劑難以洗脫，普通高分子膜難以生物降解等問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明解決所述純離子交聯(lián)水凝膠過(guò)濾膜穩(wěn)定性差、機(jī)械強(qiáng)度低、膜孔過(guò)大，自由基聚合制備的凝膠膜致孔劑難以洗脫，普通高分子膜難以生物降解等問(wèn)題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
[0012]本發(fā)明提供了一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法，其特征是包括以下步驟:
[0013]a)稱取l_5g海藻酸鈉，海藻酸鈉質(zhì)量百分比I %-100%的致孔劑，一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于4°C -30°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液；
[0014]b)配制金屬離子質(zhì)量百分比為0.01% -10%的金屬鹽水溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比0.1% -5%的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液；
[0015]c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為20-2000μπι的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，反應(yīng)
0.l_24h，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜；
[0016]d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶液的PH在1-12之間，溫度在4°C _90°C之間，以控制化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的程度；化學(xué)交聯(lián)l_36h后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)
0.l_24h，得到含致孔劑的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為1: 20-10: I ;若致孔劑可與化學(xué)交聯(lián)劑反應(yīng)，先用去離子水洗脫掉致孔劑再用化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)；
[0017]e)將步驟d)得到的含致孔劑的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在40C -90°C下用去離子水震蕩洗脫8-48h，除去致孔劑和未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
[0018]本發(fā)明所述的金屬鹽水溶液為氯化鋅、氯化鋇、氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、磷酸二氫鈣、硝酸鈣水溶液中的任意一種或兩種以上混合物；所述的化學(xué)交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、戊二醛、京尼平、碳二亞胺、琥珀酸酐、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種以上混合物；所述的致孔劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、尿素、聚乙烯醇、聚維酮、明膠、水溶性淀粉中的任意一種或兩種以上混合物。
[0019]該水凝膠平板膜制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，沒(méi)有有機(jī)廢液產(chǎn)生，得到的水凝膠平板膜可耐0.2-lMPa的壓力，穩(wěn)定性好，具有高的抗污染能力，同時(shí)比純離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠膜具有更好的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)小分子的截留率也顯著提高。該化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在油水分離、蛋白質(zhì)分離、生物樣品過(guò)濾等容易產(chǎn)生膜污染的分離領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
[0021]實(shí)施例1.一種過(guò)濾用戊二醛和鈣離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法
[0022]a)稱取5g海藻酸鈉，海藻酸鈉質(zhì)量百分比5%的聚乙二醇致孔劑，一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于30°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液；
[0023]b)配制鈣離子質(zhì)量百分比為10%的氯化鈣溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比5%的戊二醛水溶液，作為化學(xué)交聯(lián)劑；
[0024]c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為600 μ m的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的氯化鈣溶液中，反應(yīng)8h，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜；然后用去離子水洗脫掉聚乙二醇。
[0025]d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶液的PH為4，溫度在30°C，進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)；化學(xué)交聯(lián)Ih后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)2h，得到含聚乙二醇的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為10: I ；
[0026]e)將步驟d)得到的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在25°C下用去離子水震蕩洗脫2h，除去未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用戊二醛和鈣離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
[0027]實(shí)施例2.—種過(guò)濾用戊二醛和鋇離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法
[0028]a)稱取2.5g海藻酸鈉，海藻酸鈉質(zhì)量百分比3%的聚乙烯基吡咯烷酮致孔劑，一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于25°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液；
[0029]b)配制鋇離子質(zhì)量百分比為I %的氯化鋇水溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比I %的化學(xué)交聯(lián)劑戊二醛水溶液；
[0030]c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為20μπι的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，反應(yīng)0.lh，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜；
[0031]d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶液的PH為3.5，溫度在90°C，以進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)；化學(xué)交聯(lián)3h后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)3h，得到含聚乙烯基吡咯烷酮的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為 1: 10 ;
[0032]e)將步驟d)得到的含聚乙烯基吡咯烷酮的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在25°C下用去離子水震蕩洗脫24h，除去聚乙烯基吡咯烷酮和未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用戊二醛和鋇離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
[0033]實(shí)施例3.—種過(guò)濾用六亞甲基二異氰酸酯和鋁離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法
[0034]a)稱取Ig海藻酸鈉，海藻酸鈉質(zhì)量百分比100%的尿素，一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于4°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液；
[0035]b)配制鋁離子質(zhì)量百分比為0.01%的氯化鋁水溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比5%的化學(xué)交聯(lián)劑六亞甲基二異氰酸酯水溶液；
[0036]c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為2000μπι的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，反應(yīng)10h，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜；
[0037]d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶液的PH為5，溫度在30°C，以控制化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)；化學(xué)交聯(lián)l-36h后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)4h，得到含尿素的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為20: I
[0038]e)將步驟d)得到的含尿素的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在25°C下用去離子水震蕩洗脫48h，除去尿素和未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用六亞甲基二異氰酸酯和鋁離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
[0039]實(shí)施例4.一種過(guò)濾用琥珀酸酐和鋅離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜及其制備方法
[0040]a)稱取4.5g海藻酸鈉，海藻酸鈉質(zhì)量百分比4%的聚丙烯酰胺致孔劑，一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于30°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液；
[0041]b)配制鋅離子質(zhì)量百分比為6%的氯化鋅水溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比1.75%的化學(xué)交聯(lián)劑琥珀酸酐水溶液；
[0042]c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為IOOOym的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，反應(yīng)12h，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜；
[0043]d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶液的PH為6，溫度在45°C，以控制化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的程度；化學(xué)交聯(lián)8h后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)5h，得到含聚丙烯酰胺的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為5:1;
[0044]e)將步驟d)得到的含聚丙烯酰胺的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在25°C下用去離子水震蕩洗脫12h，除去聚丙烯酰胺和未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用琥珀酸酐和鋅離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
【權(quán)利要求】
1.一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，其特征是該平板膜以海藻酸鈉為成膜基材，以水溶性化合物為致孔劑，加入化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑，使海藻酸鈉同時(shí)被共價(jià)鍵和離子鍵交聯(lián)，洗脫致孔劑后得到的海藻酸鹽水凝膠平板膜用于水過(guò)濾，具有高的抗污染能力，同時(shí)比純離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠膜具有更好的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)小分子的截留率也顯著提高。
2.一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，其特征是通過(guò)改變化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的種類及配比調(diào)節(jié)海藻酸鹽水凝膠膜的交聯(lián)程度，進(jìn)而調(diào)節(jié)膜的機(jī)械強(qiáng)度和膜孔大小，以及在電解質(zhì)溶液中的溶脹和穩(wěn)定性。
3.—種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，其特征是該水凝膠平板膜制備工藝簡(jiǎn)單，只用水做溶劑，成本低，無(wú)有毒有害廢液產(chǎn)生，得到的海藻酸鹽水凝膠平板膜可耐0.2-lMPa的壓力，在油水分離、蛋白質(zhì)分離、生物樣品過(guò)濾等容易產(chǎn)生膜污染的分離領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。
4.一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜的制備方法，其特征是包括以下步驟: a)稱取l_5g海藻酸鈉,海藻酸鈉質(zhì)量百分比1%-100%的致孔劑,一起倒入IOOml去離子水中，攪拌溶解均勻，放置于4°C _30°C的密閉容器中靜置消泡后得到鑄膜液； b)配制金屬離子質(zhì)量百分比為0.01% -10%的金屬鹽水溶液，作為離子交聯(lián)劑；配制質(zhì)量百分比0.1% -5%的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液； c)將鑄膜液倒入干燥清潔的玻璃片上，用刮膜棒刮出厚度為20-2000μ m的均勻的膜，真空脫氣泡，連同玻璃片一起浸泡到步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，反應(yīng)0.l_24h，得到離子交聯(lián)的水凝膠平板膜； d)將步驟c)得到的離子交聯(lián)的水凝膠平板膜浸泡到步驟b)得到的化學(xué)交聯(lián)劑水溶液中，調(diào)節(jié)化學(xué)交聯(lián)劑水溶 液的PH在1-12之間，溫度在4°C _90°C之間，以控制化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)的程度；化學(xué)交聯(lián)l_36h后將膜取出，重新放入步驟b)得到的離子交聯(lián)劑溶液中，交聯(lián)0.l_24h，得到含致孔劑的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜；化學(xué)交聯(lián)劑和離子交聯(lián)劑的水溶液體積比為1: 20-10: I ;若致孔劑可與化學(xué)交聯(lián)劑反應(yīng)，先用去離子水洗脫掉致孔劑再用化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)； e)將步驟d)得到的含致孔劑的化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜在4°C_90°C下用去離子水震蕩洗脫8-48h，除去致孔劑和未反應(yīng)的交聯(lián)劑，得到水過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜。
5.如權(quán)利要求4所述的一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜的制備方法，其特征是所述的金屬鹽水溶液為氯化鋅、氯化鋇、氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、磷酸二氫鈣、硝酸鈣水溶液中的任意一種或兩種以上混合物。
6.如權(quán)利要求4所述的一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜的制備方法，其特征是所述的化學(xué)交聯(lián)劑為環(huán)氧氯丙烷、戊二醛、京尼平、碳二亞胺、琥珀酸酐、六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種以上混合物。
7.如權(quán)利要求4所述的一種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜的制備方法，其特征是所述的致孔劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、尿素、聚乙烯醇、聚維酮、明膠、水溶性淀粉中的任意一種或兩種以上混合物。
8.—種過(guò)濾用化學(xué)和離子交聯(lián)海藻酸鹽水凝膠平板膜，其特征是將該海藻酸鹽水凝膠平板膜長(zhǎng)期保存在金屬離子質(zhì)量百分比為0.1% -10%的金屬鹽水溶液中，并隔絕微生物；膜使用完后直接遺棄能被微生 物完全降解，不會(huì)造成環(huán)境危害。
【文檔編號(hào)】B01D69/06GK103446897SQ201310424397
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】趙孔銀, 崔文葵, 張新新, 魏俊富, 祁志強(qiáng), 任倩 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)