[发明专利]载带树枝状聚酰胺-胺官能基团的聚醚砜功能分离膜的制备方法

说明书

一种载带树枝状聚酰胺‑胺官能基团的聚醚砜功能分离膜的制备方法，首先对聚醚砜相继进行氯乙酰化和胺化改性处理，并制备氯乙酰氯‑二乙烯三胺‑聚醚砜分离膜碎屑；之后以丙烯酸甲酯和乙二胺为主要试剂，借助迈克尔加成和酰胺化反应，并利用等离子辐照接枝增效技术对膜碎屑进行改性处理；最后应用相转移技术制备载带树枝状聚酰胺‑胺官能基团的聚醚砜功能分离膜。本发明方法简便，树枝状聚酰胺‑胺官能基团的接枝效率高，该官能基团在分离膜中载负量大，且其在分离膜中载负稳定、不易流失；制备的聚醚砜功能分离膜能高效吸附去除水体中重金属和磷酸盐污染物，其在水污染治理领域的应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种分离膜的制备方法。

背景技术

随着国民经济的飞速发展和工业化生产的迅猛拓展，含有重金属污染物的工业废水排放与日俱增，由此导致了严重的地表水和地下水污染、土壤污染以及食品安全等一系列问题，其日益受到世界各国的高度关注。众所周知，重金属污染物有不可生物降解特性，其可通过食物链在生物体中传递，并且其生物蓄积性逐级增强，最终可在生物体内累积，从而严重危害生物体生存，并最终严重危及人类健康。此外，磷酸盐会导致水体富营养化发生，继而使环境水体恶化，给水生生物繁殖和生长以及饮水安全带来损害。因此，水体中的重金属和磷酸盐污染防治是水环境管控的工作重心。

目前，用于水体中重金属和磷酸盐污染物处理的技术主要有：化学沉淀、离子交换与吸附、絮凝气浮、生物吸附与富集、以及膜分离技术等。与其他处置技术相比，膜分离技术具有系统易于集成、能耗低、常温操作、分离效率高、操作和维修简单方便等优点，其在水处理领域的应用备受关注。反渗透、纳滤、电渗析、聚合物或胶束增强超滤技术等可用于重金属和磷酸盐的工程处置，但其实际工程应用尚需进一步拓展。虽然常规微滤和超滤膜分离系统具有水通量高、预处理简单、能耗低的突出优点，但其不能有效实现水体中水溶性重金属离子和磷酸盐的截留去除，为此需进行改性处理提升其处置效能。

在各种材质的微滤分离膜中，聚醚砜分离膜由于具有良好的力学性能、耐热性、耐化学腐蚀和抗污染性等优良特性，而被广泛应用于水处理工程中。但其对水溶性重金属和磷酸盐基本无去除作用，限制了其应用，为此国内外学者为此开展了诸多工作。将聚醚砜首先进行氯乙酰氯或溴乙酰化改性处理，之后再接枝多乙烯胺，最后进行膦酸化改性，将多乙烯膦酸基团接枝到聚醚砜分子链上，实现了重金属的吸附去除，但该技术制备的聚醚砜功能分离膜对磷酸盐处置效果差，而且膦酸化接枝效率较低。公开号为CN 103041719 A的专利提及首先对聚醚砜进行氯乙酰化，之后再接枝二乙烯三胺，将具有螯合配位作用的多乙烯胺官能基团引入聚醚砜分子链中，制得聚醚砜阴离子交换膜，该膜对Cu²⁺和磷酸盐有较好的吸附效果，但其中氨基基团数目有限，故而其吸附去除磷酸盐和回收Cu²⁺的应用性能尚不到工程处置要求；同时，此专利技术制备的聚醚砜阴离子交换膜的螯合官能基团中只有氮原子，没有氧、硫和磷等原子，所以其对Pb²⁺、Ni²⁺和Cd²⁺等一类重金属污染物的吸附去除作用有限。中国科学技术大学徐铜文教授课题组在溴甲基化聚(2,6-二甲基-1,4苯醚)中空纤维膜表面通过重复的胺与丙烯酸甲酯的迈克尔加成和酯的氨解反应可制备出高代的树枝状聚酰胺-胺中空纤维膜，其中较低代数的树枝状聚酰胺-胺中空纤维膜比较高代数的能够负载更多的药物。但该技术在中空纤维膜表面接枝树枝状聚酰胺-胺基团效率较低，对重金属离子的吸附效率低，另外制备该膜的工艺时间很长，不适宜工业化生产。公开号为CN103553195A的专利提及到利用乙二胺和丙烯酸甲酯合成树枝状聚酰胺-胺与超支化聚酰胺-胺复合重金属水处理剂，该技术制备的重金属废水处理剂能有效实现Cu²⁺、Cr⁶⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等多种重金属污染物的吸附去除，但采用该专利技术制备的是液态吸附剂，尽管其重金属吸附处理效率高，但其回收和再利用困难，继而其重金属污染的工程处置性能欠佳。

发明内容