[发明专利]一种植物多酚改性聚合物膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种植物多酚改性聚合物膜及其制备方法与应用，具体涉及抗污性能的改性聚合物膜领域。针对现有技术中，聚合物膜因表面能较低，从而导致聚合物膜易受到蛋白质、油等污染造成一系列临时或者永久性污染等问题，本发明利用植物多酚超强的粘附能力，通过多酚与金属离子的配位作用，在疏水聚合物膜表面构建一层亲水涂层。本发明简单、高效、反应条件温和、实用性强，通过改变浸涂时间、植物多酚混合溶液浓度、pH、温度等条件，可实现疏水聚合物的可控亲水化改性，错流连续工作过程中能保持高渗透通量，在水处理领域有着很好的应用前景。本发明也为温和条件下的聚合物膜改性开辟了一条操作简易、通用性强的有效途径。

技术领域

本发明涉及抗污性能的改性聚合物膜领域，具体涉及一种植物多酚改性聚合物膜及其制备方法与应用。

背景技术

水资源的短缺和能源消耗被视为制约全球繁荣、影响人类健康的两大问题，提高环境意识，平衡自然与人类之间的关系已在全球范围内受到越来越多的关注，发展水处理技术成为解决这一问题的关键。目前，不同的水处理技术已经被广泛研究，其中聚合物膜分离技术作为其中的一种，因其分离效率高，操作简单，节能，环境友好等优点居于其中的主导地位。聚合物膜往往具有机械强度高，热稳定性好，耐化学性，耐冲击性等优异性能，被广泛应用于分离膜领域，是最有前途的材料之一。然而，聚合物膜较低的表面能(表面能是聚合物膜本身的性质，表面能低是聚合物膜易受污染的原因之一，表面能和膜表面的亲水性，粗糙度等因素有关)使其与水之间相互作用能力弱，而这种疏水特性使膜容易受到蛋白质、油等污染，料液中的溶质或粒子容易在膜表面和膜孔处聚集，造成一系列临时或者永久性污染，从而降低了膜的渗透性能，制约了膜技术的可持续发展。聚合物分离膜抗污染的关键是减小膜基质和污染物之间的相互作用。膜表面抗污染能力往往和表面亲水性，表面粗糙度和表面电荷有关。

申请号为201310472682.1的发明专利，公开了“一种用于去除水体污染物的聚合物多孔膜的制备方法”，其特征在于，将环糊精与制膜材料共混，并加入交联剂将环糊精固定在膜材料中，避免了经多次使用，使环糊精从聚合物多孔膜中流失，从而导致聚合物多孔膜的选择性分离功能的丧失及聚合物多孔膜亲水等性能的改变。本发明所制备的聚合物多孔膜对酚类和芳香胺类(芳香类)水体有机污染物具有显著的吸附清除能力，对重金属离子的去除效果良好，且分离效率高、压降低、再生方便，易于规模化生产与应用，可广泛用于生态防护水体净化处理系统及水处理系统。

又如申请号为201280060321.X的发明专利，公开了“膜、水处理系统及制造方法”，其特征在于所述膜包括多孔载体和布置在所述多孔载体上的聚合物层。所述膜还包括布置在所述聚合物层内的多个基本疏水的中孔纳米粒子。还提供了水处理系统和制造膜的方法。

申请号为201110415045.1的发明专利，公开了“一种多孔膜表面的永久亲水改性方法与采用所述方法得到的多孔膜”，该发明方法用含乙烯醇链段的聚合物、第一溶剂和去离子水的溶液浸泡多孔膜，然后蒸发除去溶剂，使亲水聚合物吸附在多孔膜表面和膜孔表面形成薄层，再用交联剂和膜表面吸附的亲水性高分子进行交联反应，在多孔膜外侧形成网络状亲水聚合物薄层。本发明的方法可以完全避免堵孔而造成通量减小的现象，生成的亲水涂层更加牢固，亲水处理效果好。

对于聚合物多孔膜，虽然表面改性可以改变以上性能，但选择层厚度的增加，膜孔的减小甚至堵塞，都会带来额外的传质阻力，从而对渗透性能产生影响。在连续恒定通量的渗透过程中，孔径减小甚至孔堵塞会造成液体通过膜孔时的局部渗透通量增加，传质阻力的增大。为了保持这一通量，需要在使用过程中增大跨膜压力，这也导致了污染物进一步聚集在膜表面和膜孔。如此反复的恶性循环，使得聚合物膜使用寿命缩短，增加了分离过程中的成本。为了提高聚合物膜的亲水性，常采用物理共混或者表面接枝等方法，但物理共混的不稳定性以及表面接枝的繁琐制约了其在工业中的应用。因此对于提供一种简便、高效、通用性高，同时不仅有效吸附水中污染物等杂质，高效处理水质，同时还可达到保持聚合物膜的清洁，可多次循环利用的技术方案是很有必要的。

发明内容