[发明专利]两性离子无规共聚物修饰的压力延滞渗透膜制备方法

说明书

本发明涉及一种两性离子无规共聚物修饰的压力延滞渗透膜制备方法,将N‑乙烯基咪唑和含有氨基保护基的N‑乙烯基邻苯二甲酰亚胺单体，以甲基‑2‑[甲基‑(4‑吡啶)二硫代碳酸酯]丙酸酯为链转移剂，偶氮二异丁腈为引发剂进行无规共聚；分别在丙磺酸内酯和4‑溴丁酸的作用下对聚N‑乙烯基咪唑链段进行季铵化；在水合肼的作用下对聚N‑乙烯基邻苯二甲酰亚胺链段进行氨基脱保护而制备得到两性离子聚合物；将上述两性离子聚合物配置成水溶液接枝修饰于渗透复合膜的多孔支撑层上。本发明所用的共聚单体简单易得，无规共聚物合成方便，条件温和，易于实现；提高了接枝聚合物的化学稳定性和水溶性，极大降低成本；具有优异的抗蛋白和微生物粘附作用。

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种两性离子无规共聚物修饰的压力延滞渗透膜制备方法。

背景技术

功能性聚合物修饰的高分子复合膜能够综合高分子膜本体结构性能稳定和修饰层表面功能多样的优点，逐步成为膜和膜过程领域的前沿。高分子复合膜运用于压力延滞渗透发电研究是近几年国际上兴起的研究热点。

压力延滞渗透发电是一种基于膜分离的新技术，其本质是利用自然渗透现象进行能源开发，具有巨大潜力，近几年开始成为新能源研究热点。将两种具有浓度差的溶液隔以渗透膜，水会自动从低浓度溶液流到高浓度溶液中去，这是自然渗透现象；如果对渗透过程加以控制，流入高浓度溶液的水流会使得高浓度溶液压力增大，增大的压力用来冲击涡轮发电机，就可以产生电力。同时，在高浓度溶液中预先加上一定压力，可以更容易地推动发电机涡轮，更有效地将渗透水流转换为电力，这一过程被称为压力延滞渗透过程(Pressureretarded osmosis，或称为减压渗透)，由它进行的渗透发电，可以不产生任何污染和废气；有效控制渗透膜两侧溶液浓度差，就可以源源不断地产生稳定电力。

基于聚醚砜多孔支撑层界面聚合而成的聚酰胺-聚醚砜复合膜是目前最主要的压力延滞渗透膜。但是，聚酰胺-聚醚砜复合膜不具有最佳的亲水性和抗生物粘附性，在压力延滞渗透中聚酰胺-聚醚砜复合膜存在易被蛋白质和微生物粘附的缺点，而产生膜污染。膜污染是膜分离过程普遍存在的问题，通常会造成膜通量的减小和稳定性的降低，极大损害膜性能和寿命。

两性离子聚合物指的是用同时带有正负电荷离子基团的小分子单体聚合而成的大分子；其上的正电荷基团与负电荷基团使两性离子分子与不同类型的带电分子形成静电作用；另外，两性离子分子具有良好的水分子吸附能力，能在其表面形成一个稳定的水合层，水合层作为一个物理结构和能量的屏障，阻碍蛋白质、生物体靠近或吸附，因此，两性离子型分子表面具有良好的抗生物粘附的能力。渗透膜表面修饰两性离子已有相关报道(Journal of Membrane Science,497,2016,142-152；Journal of Membrane Science,449,2014,50-57；)其缺陷是必须合成各种两性离子小分子单体，制备方法复杂，导致两性离子小分子单体价格高，尤其是磷酸胆碱类单体非常昂贵，不具有实用性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种两性离子无规共聚物修饰的压力延滞渗透膜制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种两性离子无规共聚物修饰的压力延滞渗透膜制备方法,包括以下步骤：

S1两性离子无规共聚物的制备：

S1.1将摩尔分数为75％～100％的N-乙烯基咪唑和摩尔分数为0％～25％的含有氨基保护基的单体，在链转移剂和偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂的作用下，通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合进行无规共聚；所述带氨基保护基的单体为：N-乙烯基邻苯二甲酰亚胺或

其中，R₁为以下结构中的一种或其衍生物：