復合抗污染聚合物分離膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種復合抗污染聚合物分離膜及其制備方法。本發明專利技術將物理吸附自由基聚合技術、超聲波輔助原位聚合技術及環氧官能團開環聚合技術相結合，將兩親性物質天然氨基酸應用在聚合物分離膜的改性中，在聚合物膜材料的表面及膜孔內部形成了均勻的兩親性天然氨基酸改性層，使膜材料具有永久的親水性能和持久的抗污染性能。它制備過程簡單，易于操作、條件溫和、普適性強，具有良好的工業化前景，制得的聚合物分離膜具有高效、持久的抗污染性能，應用在水處理方面，具有較好的分離效果。

Composite antifouling polymer separation membrane and preparation method thereof

The invention discloses a composite antifouling polymer separation membrane and a preparation method thereof. The physical adsorption of free radical polymerization technology and epoxy functional ring opening polymerization technology combined with ultrasonic assisted technique, in situ polymerization, two amphiphilic substances using natural amino acid separation membrane in polymer modification, on the inner surface of polymer membrane materials and membrane pore formed a uniform two amphipathic natural amino acid modified layer so, the film material has a permanent durable hydrophilic property and anti pollution performance. It has the advantages of simple preparation process, easy operation, mild conditions, strong universality, has good prospects for industrialization, polymer membrane prepared has the advantages of high efficiency, durable anti pollution performance and application in water treatment, has good separation effect.

【技術實現步驟摘要】
復合抗污染聚合物分離膜及其制備方法
本專利技術涉及材料
，尤其是一種復合抗污染聚合物分離膜及其制備方法。
技術介紹
隨著膜技術在水處理領域的應用，膜的水通量和抗污染能力，尤其是后者，一直是膜科技工作者和膜生產商關注的問題，越來越受到重視。聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等材料常被用來制備聚合物分離膜，但是由于這些材料的表面能較低，疏水性較強使得膜表面易吸附有機物及微生物，造成污染，從而導致膜通量衰減，產品質量下降。因此，改善聚合物分離膜的親水性和抗污染性具有十分重要的意義。影響聚合物分離膜材料抗污染性能的主要因素為膜表面的化學組成、表面電荷、粗糙度、孔徑等。改善聚合物分離膜的親水性及抗污染性能的方法主要包括物理方法和化學方法。如吸附法，通過在膜材料表面及孔內部吸附親水性小分子來改善親水性，提高抗污染性能。但由于只是通過物理吸附作用來固定親水性物質，導致在使用過程中親水性物質易流失，親水性能不能長久保持?；瘜W改性方法包括采用電暈、紫外、等離子體等輻照技術，把一些親水基團接枝到膜材料表面改善其親水性能，提高抗污染能力。但是，這種方法需要較為苛刻的條件和昂貴的設備、對膜的損傷較大、親水化效果不好并且持久性差。因此，尋找一種簡單通用、改善膜表面親水性、賦予膜材料永久抗污染性能的改性方法對聚合物分離膜的應用至關重要。研究表明，兩親性物質在改善聚合物分離膜材料方面具有較優異的效果(Chem.Soc.Rev.,2016,45,5888-5924)。
技術實現思路
本專利技術的目的是：提供了一種復合抗污染聚合物分離膜及其制備方法，它制備過程簡單，制得的聚合物分離膜具有高效、持久的抗污染性能，應用在水處理方面，具有較好的分離效果。本專利技術是這樣實現的：按質量份數計算，包括引發劑溶液150～210份、聚合物分離膜0.05～2份、甲基丙烯酸縮水甘油酯100～200份及天然氨基酸水溶液150～250份為制備原料。所述的引發劑溶液中的引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰或偶氮二異丁腈；溶劑為丙酮或無水乙醇，引發劑溶劑的濃度為0.5～3g/L。所述的天然氨基酸水溶液的濃度為0.5～8g/L，其中天然氨基酸為甘氨酸、L-α-丙氨酸、L-α-絲氨酸、L-α-蘇氨酸、L-α-天冬氨酸、L-α-谷氨酸或L-α-賴氨酸。所述的聚合物分離膜為聚砜多孔膜、聚醚砜多孔膜或聚偏氟乙烯多孔膜復合抗污染聚合物分離膜的制備方法，包含以下步驟：1)制備甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜：將引發劑溶解在溶劑中，獲得引發劑溶液，將聚合物分離膜置于引發劑溶液中，超聲(超聲功率100-300W)5-30min之后浸泡0.5-2h，使引發劑附載在膜材料中，然后在通風條件下晾曬24-48h，使引發劑溶液的溶劑揮發完全；將附載了引發劑的聚合物分離膜放入溫度為90℃的甲基丙烯酸縮水甘油酯中，在超聲頻率為500-1200W的超聲條件下反應時間為0.5-1h，反應完成后將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后用蒸餾水清洗，晾干得到甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜；2)制備兩親性天然氨基酸改性聚合物分離膜：將配置好的天然氨基酸水溶液用氫氧化鈉調節PH值為10-12；將甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜置于天然氨基酸水溶液中，在40-60℃下超聲處理12-48h后，將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后用蒸餾水清洗，真空烘干得到兩親性天然氨基酸改性聚合物分離膜。步驟2)所述的在40-60℃下超聲處理的功率為100～500W。與現有的技術相比，本專利技術將物理吸附自由基聚合技術、超聲波輔助原位聚合技術及環氧官能團開環聚合技術相結合，將兩親性物質天然氨基酸應用在聚合物分離膜的改性中，在聚合物膜材料的表面及膜孔內部形成了均勻的兩親性天然氨基酸改性層，使膜材料具有永久的親水性能和持久的抗污染性能。它制備過程簡單，易于操作、條件溫和、普適性強，具有良好的工業化前景，制得的聚合物分離膜具有高效、持久的抗污染性能，應用在水處理方面，具有較好的分離效果。具體實施方式本專利技術的實施例1：復合抗污染聚合物分離膜，按質量份數計算，包括引發劑溶液、聚合物分離膜、甲基丙烯酸縮水甘油酯及天然氨基酸水溶液為制備原料；所述的引發劑溶液中的引發劑為過氧化二苯甲酰，溶劑為丙酮，引發劑溶劑的濃度為0.5g/L；所述的天然氨基酸水溶液的濃度為2g/L，其中天然氨基酸為甘氨酸；所述的聚合物分離膜為聚丙烯中空纖維膜，質量為0.5g。復合抗污染聚合物分離膜的制備方法，包含以下步驟：1)制備甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜：將0.1g引發劑溶解在200ml溶劑中，獲得引發劑溶液，將聚合物分離膜置于引發劑溶液中，超聲(超聲功率為250W)10min之后浸泡2h，使引發劑附載在膜材料中，然后在通風櫥中晾曬24h，使引發劑溶液的溶劑揮發完全；在超聲波密閉反應器中加入150ml甲基丙烯酸縮水甘油酯，并升溫至90℃，將附載了引發劑的聚合物分離膜放入甲基丙烯酸縮水甘油酯中，在超聲頻率為600W的超聲條件下反應時間為1h，反應完成后將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后用蒸餾水清洗，晾干得到甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜；2)制備兩親性天然氨基酸改性聚合物分離膜：將配置好的天然氨基酸水溶液用氫氧化鈉調節PH值為11；將甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜置于天然氨基酸水溶液中，在45℃下超聲處理48h后，超聲處理的功率為300W，將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后用蒸餾水清洗，真空烘干得到兩親性天然氨基酸改性聚合物分離膜。對比實驗未經表面改性的聚丙烯中空纖維膜與水的接觸角達到103°，用牛血清蛋白(BSA)作為污染物，污染清洗后，膜的水通量恢復率為49％。本實施例經表面修飾后聚丙烯中空纖維膜與水的接觸角下降至48°；膜的抗污染性能大大提高，膜的水通量恢復率達到91％。本專利技術的實施例2：復合抗污染聚合物分離膜，按質量份數計算，包括引發劑溶液、聚合物分離膜、甲基丙烯酸縮水甘油酯及天然氨基酸水溶液為制備原料；所述的引發劑溶液中的引發劑為過氧化二苯甲酰，溶劑為丙酮，引發劑溶劑的濃度為1.5g/L；所述的天然氨基酸水溶液的濃度為4g/L，其中天然氨基酸為L-α-丙氨酸；所述的聚合物分離膜為聚丙烯中空纖維膜，質量為0.5g。復合抗污染聚合物分離膜的制備方法，包含以下步驟：1)制備甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜：將0.3g引發劑溶解在200ml溶劑中，獲得引發劑溶液，將聚合物分離膜置于引發劑溶液中，超聲(超聲功率為250W)10min之后浸泡2h，使引發劑附載在膜材料中，然后在通風櫥中晾曬24h，使引發劑溶液的溶劑揮發完全；在超聲波密閉反應器中加入150ml甲基丙烯酸縮水甘油酯，并升溫至90℃，將附載了引發劑的聚合物分離膜放入甲基丙烯酸縮水甘油酯中，在超聲頻率為800W的超聲條件下反應時間為1h，反應完成后將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后用蒸餾水清洗，晾干得到甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜；2)制備兩親性天然氨基酸改性聚合物分離膜：將配置好的天然氨基酸水溶液用氫氧化鈉調節PH值為11；將甲基丙烯酸縮水甘油酯改性聚合物分離膜置于天然氨基酸水溶液中，在45℃下超聲處理48h后，超聲處理的功率為300W，將膜材料取出，首先用乙醇清洗、然后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合抗污染聚合物分離膜，其特征在于：按質量份數計算，包括引發劑溶液150～210份、聚合物分離膜0.05～2份、甲基丙烯酸縮水甘油酯100～200份及天然氨基酸水溶液150～250份為制備原料。

【技術特征摘要】
1.一種復合抗污染聚合物分離膜，其特征在于：按質量份數計算，包括引發劑溶液150～210份、聚合物分離膜0.05～2份、甲基丙烯酸縮水甘油酯100～200份及天然氨基酸水溶液150～250份為制備原料。2.根據權利要求1所述的復合抗污染聚合物分離膜，其特征在于：所述的引發劑溶液中的引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化二苯甲酰或偶氮二異丁腈；溶劑為丙酮或無水乙醇，引發劑溶劑的濃度為0.5～3g/L。3.根據權利要求1所述的復合抗污染聚合物分離膜，其特征在于：所述的天然氨基酸水溶液的濃度為0.5～8g/L，其中天然氨基酸為甘氨酸、L-α-丙氨酸、L-α-絲氨酸、L-α-蘇氨酸、L-α-天冬氨酸、L-α-谷氨酸或L-α-賴氨酸。4.根據權利要求1所述的復合抗污染聚合物分離膜，其特征在于：所述的聚合物分離膜為聚丙烯中空纖維膜、聚砜多孔膜、聚醚砜多孔膜或聚偏氟乙烯多孔膜。5.一種如權利要求1所述的復合抗污染聚合物分離膜的制備方法，其特征在于：按上述質量份數取各組分，包含以下步驟：1)制備甲基丙烯酸縮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵會菊，韋福建，秦舒浩，張凱舟，羅大軍，靳進波，武曉，田琴，崔振宇，
申請(專利權)人：貴州省材料產業技術研究院，
類型：發明
國別省市：貴州,52