[发明专利]一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用，以TB为基膜材料，磺化度为5‑20％的磺化聚砜为共混材料，N‑甲基‑2‑吡咯烷酮为溶剂，以乙二醇单甲醚为致孔剂，去离子水为凝固浴，采用非溶剂致相分离法制备磺化聚砜共混TB超滤膜。与现有技术相比，本发明TB聚合物和磺化聚砜共混之后因结构上有原有的中性胺及磺酸反应生成了相应的铵盐及磺酸根，表面接触角得以降低，亲水性增强，水通量增加，显著改善了膜的抗污染能力。

技术领域

本发明属于超滤膜领域，具体涉及一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用。

背景技术

乳化油具有稳定的物化性质，随着乳化油分子量越来越小，乳化剂组成愈加复杂，对乳化油废水的处理技术带来极大的困难和挑战。膜分离技术因操作简便，选择性好、无相变，绿色无污染等特点是高效分离乳化油废水的方法之一。研究表明有机膜因自身表面能低和疏水性强直接用于含油废水处理时仍然存在膜易被污染、膜通量衰减、截留率下降，膜使用寿命降低和运行成本高等问题，因此膜材料改性(表面改性、化学改性和共混改性等)己经成为目前的研究热点。共混制膜是将不同聚合材料采用机械物理方法共混，以改进原聚合物的性能，形成具有特殊性能聚合物共混体系是其中的一个重要方向。

据报道在商品聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醚砜(PES)膜方面，采用共混改善膜材料的性能展开了大量的研究(PFSA/PVDF、PAN/PVDF、PVDF/CA、PVDF-HFP/PTFE和氧化石墨烯/PVDF、SPSF/PES、PES与杂萘联苯共聚醚砜和PVDF/EVOH等)，通过对共混体系的相容性、凝固浴、添加剂及其对膜性能的影响发现共混膜既保留了原有PVDF基膜材料的特性，又通过共混有效地调节了膜的亲疏水性、膜微孔结构和性能，为膜材料的性能改善提供了新途径。

聚砜类膜具有优良的耐热性、耐紫外、抗氧化及良好的机械强度，然而其强疏水性导致分离膜在实际应用受限。为此在芳环通过磺化反应引入亲水的磺酸基制备了磺化聚砜(SPSF)，提高了亲水性，改善了其通量与抗污染性能，但是仍存在相转化后膜的平均孔径小，水通量小等问题。

基于此将SPSF与PES等材料共混，发现共混膜的复合性，形态和性能受到SPSF添加的显著影响；最新Li等报道基于PES的共混膜发现PES/PSF混合部分兼容，导致热力学不稳定和瞬时分层，获得的膜具有指状结构，而PES/SPSF混合系统完全可以混合，因PES和SPSF聚合物之间的特异性相互作用，导致热力学稳定性和延迟分层，从而得到的膜具有海绵状不对称梯度结构，特别是SPSF与亲水性磺酸基团的表面分离行为通过相互扩散的过程促进了亲水性SPSf链向共混膜表面进行迁移以此增强了PES/SPSF共混膜的亲水性，最终使PES/SPSF共混膜具有较高的水渗透性和更好的抗污染能力。

由邻联甲苯胺与二甲氧基甲烷进行缩聚反应得到阶梯状化合物base(TB)聚合物，因其主链中base重复单元具有V型刚性结构导致分子链的扭曲结构，阻碍了高分子链的堆积，能自具微孔。

发明内容

本发明提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜，具有良好的亲水性能、结构更加致密。

本发明还提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，以base(TB)为基膜材料，磺化度(DS)为5-20％的磺化聚砜(SPSF)为共混材料，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂，以乙二醇单甲醚(EGM)为致孔剂，去离子水为凝固浴，采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备磺化聚砜共混TB超滤膜。

本发明还提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜的应用，用于处理含油废水，对乳化油滴截留率可达到98.52％以上，大部分溶解在水中的乳化油都被去除，趋于199.1L/m²·h，FRR达到61.4％。

本发明具体技术方案如下：

一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，包括以下步骤：