一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納濾膜分離工程已在各工業(yè)領(lǐng)域和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。目前使用最多的納濾膜是聚酰胺復(fù)合納濾膜由界面聚合的方法制備。這類納濾膜制備及使用過程存在一些缺點(diǎn)，例如設(shè)計到的化學(xué)反應(yīng)時間短，難以控制；制備復(fù)雜，受外界環(huán)境影響大，導(dǎo)致膜性能不穩(wěn)定；選擇層和基膜易脫離等。因此進(jìn)一步研究和開發(fā)制備簡單、性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納濾膜，對于納濾膜的發(fā)展應(yīng)用及其重要。
[0003]納濾分離對印染行業(yè)產(chǎn)生的廢水中染料的回收或清除、醫(yī)藥行業(yè)中抗生素的濃縮純化及工業(yè)廢水中無機(jī)鹽的清除將產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益和成本效益。對于蒸餾、蒸發(fā)、色譜分離、結(jié)晶、吸附、提取等過程，納濾不管是作為一個選擇或者是一個混合過程中的補(bǔ)充作用，都具有巨大的潛力。因為納濾分離不涉及相變，不需要加熱，避免了小分子受熱分解等缺陷，在目標(biāo)物質(zhì)濃縮回收的同時，得到的水又可再利用。因此研制具有良好分離性能的耐溶劑納濾膜，用其替代某些能耗巨大、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)工藝工程，并且它還對降低成本、節(jié)能降耗、減輕環(huán)境污染、提高企業(yè)競爭力等方面有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有制備納濾膜工業(yè)復(fù)雜、性能和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問題，提供一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法。
[0005]本發(fā)明一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法，包括以下步驟:
[0006]—、稱取聚合物和溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?22%的聚合物溶液；
[0007]二、向聚合物溶液中添加致孔劑，并且攪拌混合至完全溶解，得到混合溶液A，其中致孔劑占聚合物溶液質(zhì)量的0.1%?3% ;
[0008]三、將混合溶液A利用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行膜的制備，制成的膜用去離子水洗滌，得到聚合物原膜；
[0009]四、配制pH值為8.5的緩沖溶液，然后向緩沖溶液中添加鄰苯二酚，配成濃度為0.1?5mg ml 1的鄰苯二酸溶液；
[0010]五、向鄰苯二酚溶液中添加聚乙烯亞氨，得到混合溶液B;其中鄰苯二酚和聚乙烯亞氨的質(zhì)量比為(0.1?1): (1?3)；
[0011]六、將步驟三得到的聚合物原膜置于混合溶液B中靜置0.5?24h，得到納濾膜；其中所述的聚合物為聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚砜或聚醚砜。
[0012]本發(fā)明采用共涂覆方法過程好控制，得到的涂層比較均勻，所得納濾膜性能穩(wěn)定，此外本發(fā)明仿生物涂覆，得到的涂覆與基底間結(jié)合力強(qiáng)，因此納濾膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆使基膜表面的孔徑逐漸變小，達(dá)到納濾膜孔徑范圍；同時，涂覆層中沒有參與聚合反應(yīng)的大量的胺基使得膜表面zeta電位增高，賦予納濾膜選擇層正電性，有利于帶電離子的截留。該方法得到的納濾膜不僅對染料等小分子，而且對無機(jī)鹽均表現(xiàn)出良好的截留性能，有重大的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1中聚丙烯腈原膜、鄰苯二酚/PE1-600共涂覆聚丙烯腈納濾膜的紅外光譜；其中a為鄰苯二酚/PE1-600共涂覆聚丙烯腈納濾膜，b為聚丙烯腈原膜；
[0014]圖2為實施例1?3的納濾膜接觸角隨聚乙烯亞氨分子量變化圖；
[0015]圖3為實施例1?3的納濾膜性能隨聚乙烯亞氨分子量變化圖，a為純水通量，b為1%(:12截留率，c為0G截留率，d為CV截留率，e為BTB截留率。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:本實施方式一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法，包括以下步驟:
[0017]—、稱取聚合物和溶劑，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%?22%的聚合物溶液；
[0018]二、向聚合物溶液中添加致孔劑，并且攪拌混合至完全溶解，得到混合溶液A，其中致孔劑占聚合物溶液質(zhì)量的0.1%?3% ;
[0019]三、將混合溶液A利用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行膜的制備，制成的膜用去離子水洗滌，得到聚合物原膜；
[0020]四、配制pH值為8.5的緩沖溶液，然后向緩沖溶液中添加鄰苯二酚，配成濃度為0.1?5mg ml 1的鄰苯二酸溶液；
[0021]五、向鄰苯二酚溶液中添加聚乙烯亞氨，得到混合溶液B;其中鄰苯二酚和聚乙烯亞氨的質(zhì)量比為(0.1?1): (1?3)；
[0022]六、將步驟三得到的聚合物原膜置于混合溶液B中靜置0.5?24h，得到納濾膜；其中所述的聚合物為聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚砜或聚醚砜。
[0023]本實施方式采用共涂覆方法過程好控制，得到的涂層比較均勻，所得納濾膜性能穩(wěn)定，此外本發(fā)明仿生物涂覆，得到的涂覆與基底間結(jié)合力強(qiáng)，因此納濾膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆使基膜表面的孔徑逐漸變小，達(dá)到納濾膜孔徑范圍；同時，涂覆層中沒有參與聚合反應(yīng)的大量的胺基使得膜表面zeta電位增高，賦予納濾膜選擇層正電性，有利于帶電離子的截留。該方法得到的納濾膜不僅對染料等小分子，而且對無機(jī)鹽均表現(xiàn)出良好的截留性能，有重大的應(yīng)用前景。
[0024]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一所述溶劑為N-吡咯烷酮、二甲基亞砜、N，N_ 二甲基甲酰胺或N，N_ 二甲基乙酰胺。其它與【具體實施方式】一相同。
[0025]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟二所述的致孔劑為聚吡咯烷酮、聚乙二醇400或聚乙二醇800。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0026]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟三中將制成的膜用去離子水洗滌3?6次。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0027]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟四中所述的pH值為8.5的緩沖溶液為三(羥甲基)氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0028]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟五所述的聚乙烯亞氨的分子量為600、1800、10000或20000。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0029]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟一中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚合物溶液。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0030]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟四中配成濃度為3mg ml 1的鄰苯二酸溶液。其它與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0031]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:步驟五中鄰苯二酚和聚乙烯亞氨的質(zhì)量比為1:1。其它與【具體實施方式】一至八之一相同。
[0032]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是:步驟六中將步驟三得到的聚合物原膜置于混合溶液B中靜置6h。其它與【具體實施方式】一至九之一相同。
[0033]通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果:
[0034]實施例一:本實施例一種鄰苯二酚和聚乙烯亞氨共涂覆制備納濾膜的方法，包括以下步驟:
[0035]—、稱取聚丙烯腈和N-吡咯烷酮(NMP)，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚丙烯腈溶液；
[0036]二、向聚丙烯腈溶液中添加聚乙二醇800 (PEG-800)，并且攪拌混合至完全溶解，得到混合溶液A，其中PEG-800占聚丙烯腈溶液質(zhì)量的1% ；
[0037]三、將混合溶液A利用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行膜的制備，將制成的膜用去離子水洗滌5次，得到聚丙烯腈原膜；
[0038]四、配制pH值為8.5的三(羥甲基)氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液，然后向三(羥甲基)氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液中添加鄰苯二酚，配成濃度為3mg ml 1的鄰苯二酚溶液；
[0039]五、向鄰苯二酚溶液中添加分子量為600的聚乙烯亞氨，得到混合溶液B ;其中鄰苯二酚和聚乙烯亞氨的質(zhì)量比為1:1;
[0040]六、將步驟三得到的聚丙烯腈原膜置于混合溶液B中靜置6h，得到鄰苯二酚和PE1-600共涂覆改性聚丙烯腈納濾膜。
[0041]對本實施例步驟三得到的聚丙烯腈原膜和鄰苯二酚和PE1-600共涂覆改性聚丙烯腈納濾膜進(jìn)行紅外圖測試。
[0042]結(jié)果如圖1所示，由圖1紅外譜圖測試結(jié)果可知:與聚丙烯腈原膜相比，鄰苯二酚和PE1-600共涂覆改性聚丙烯腈納濾膜在3400?3500cm 1處的吸收強(qiáng)度增強(qiáng)，這是由于涂覆層中引入了 -0H和-NH官能團(tuán)；同時1655c