[发明专利]聚合物-金属复合分离膜制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种聚合物‑金属复合分离膜制备方法及应用，通过多巴胺涂敷聚偏氟乙烯微滤膜使其具有吸附银离子能力，然后将吸附银离子的膜浸入到含有硫酸镍的还原性溶液中，通过反应将镍复合在聚合物分离膜上，从而制备得到聚合物‑金属复合分离膜。得到的聚合物‑金属复合分离膜实现了刚果红截留率对电场的敏感性，其同时具备截留稳定性，随着电场的增强而截留效率增加，适合于选择性分离，通过改变环境电场强度，能够方便地控制膜的分离特性。本方法操作简单、成本低、易于实现工业化应用，在印染废水的应用方面具有重要意义。

技术领域

本发明涉及聚合物分离膜表面改性技术领域，特别涉及一种聚合物-金属复合分离膜制备方法及应用。

背景技术

水资源匮乏和水污染问题引起了越来越多全球性的关注。我国的水资源尤其缺乏，并且水污染问题更加突出。近10年，我国水污染事件高发，水污染事故每年都在1700起以上。环保部统计资料显示，湖泊水源地水质约70％不达标，地下水水源地约60％不达标。水环境污染俨然已经成为我国亟待解决关键问题，污水资源化是解决该问题的关键途径之一。

膜技术作为一门崭新的跨学科实用化技术，近年来在污水资源化利用方面也渐露头角。使用膜分离技术可以去除水中的悬浮物、细菌、有毒金属物质和有机物,大大改善水质.与传统分离技术相比，膜技术更具有高效、节能、环境友好、过程容易控制、操作方便、易与其他技术集成等优点。因此，膜法水处理技术被誉为“二十一世纪的水处理技术”。

受膜技术的吸引，研究者开展了各种的膜技术的研发。其中，研发具有特殊功能性的分离膜是当前一个热点。近年来，随着智能高分子聚合物的研究，人们开始关注对外界环境条件变化具有敏感反应与自我调节的功能膜。例如，具有pH值敏感性的分离膜。四川大学研究人员在聚合物膜上接枝小分子单体方面做了深入研究。例如，在接枝丙烯酸类的单体后，聚合物膜表现出了pH敏感性，pH由11.3变化到2.3后，其通量增加了近10倍(Qian etal.2009)。这是由于丙烯酸类链的溶胀会受到pH的影响，在高pH时，分子链的溶胀作用会导致膜孔减小，在低pH时，分子链的收缩作用导师膜孔增大。Iwata等通过等离子技术在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上接枝亲水性单体。接枝链表现出显著的pH敏感性，pH由5.2变化到1.4后，接枝膜的过滤速率提高了近10倍(Iwata and Matsuda 1988)。另外，褚良银等开发了对热(温度)具有敏感性的分离膜。其将具有热敏感性的胶束和膜结合，制备的膜表现出了热敏感性(Chu et al.2001,Xie et al.2007)。

对环境敏感性的膜在精准分离、药物控制释放等方面具有极大的应用潜力。当前的研究集中在pH敏感性膜和热敏感性膜方面，在取得了积极的效果的同时也存在着一些问题。例如，调节pH条件变化需要大量化学试剂，物质成本和时间成本高。并且pH范围有限制，对材料的稳定性有破坏。温度条件变化需要大量能量消耗和时间成本，温度调节范围有限。相对而言，电场调节可以在瞬间完成，并且具有对材料的稳定性要求低和成本低的优势。然而，目前尚没有关于电场敏感性的膜的公开报道。因此，研发具有电场敏感性的分离膜具有重要的应用价值和学术意义。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题，本发明提供一种能够过滤刚果红溶液，且对刚果红的截留率具有电场敏感性的聚合物-金属复合分离膜制备方法及应用。

根据本发明的一个方面，提供一种聚合物-金属复合分离膜制备方法，包括以下步骤：

将特定孔径的聚合物分离膜放置于多巴胺溶液，控制温度并保持震荡，得到多巴胺涂敷的聚合物分离膜。

将多巴胺涂敷的聚合物分离膜浸入硝酸银溶液，得到吸附银离子的聚合物分离膜。

将吸附银离子的聚合物分离膜浸入含有金属硫酸盐的还原性溶液，反应得到聚合物-金属复合分离膜。

其中，硫酸镍的还原性溶液包括金属硫酸盐、二甲胺基甲硼烷、焦磷酸钠和28％浓氨水。