[发明专利]一种多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜的制备方法。首先采用聚多巴胺在自制的聚砜膜上亲水改性形成聚多巴胺层，然后通过牛磺酸和多巴胺反应对聚砜膜复合膜进一步亲水改性，而通过亲水基团的引入增强聚砜膜表面的亲水性能。本发明的优点在于极大的提高聚砜膜的亲水性和抗污染性能，不损伤膜材料，不破坏基体膜的物理化学性能，达到延长膜的使用寿命的目的，操作简单，性能优异且绿色环保。

技术领域

本发明属于环境材料领域，具体为通过多巴胺及牛磺酸改性制成聚砜复合膜，以提高其亲水性和抗污染能力。

背景技术

分离技术作为21世纪最具有发展前途的高新技术之一。它具有分离效率高、能耗低、占地面积小、操作简单、不污染环境、便于与其他技术集成等突出优点。因此膜分离技术被广泛应用于生物制药、饮用水净化、废水处理、化工、除菌等多个领域。

聚丙烯、聚砜、聚偏氟乙烯等有机高分子材料是膜制备的常用材料。其中，聚砜材料刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，容易成型加工。但是聚砜材料亲水性差，所以在应用过程中有机膜极易被污染。因此，在膜表面形成亲水层，不仅增大了膜的水通量并有效改善了膜的抗污染性能。

多巴胺因本身含有氨基和羟基基团，同时在碱性条件下能够自聚合在任何材料表面，因此用多巴胺对膜材料表面进行亲水改性受到研究者的广泛关注。短链磺酸具有很强的亲水性，向复合膜表面引入适当磺酸基团单元，可改善膜表面的亲水性，因此，常用作润湿剂和生化试剂等。采用既含有可反应氨基又含有亲水性磺酸基的牛磺酸可以赋予膜表面长期亲水性，从而提高膜的耐污染能力。

多巴胺和牛磺酸都属于绿色环保的原材料，将其应用于聚砜膜上，不会破坏聚砜材料优异的性能，还能使其亲水性能得到极大的提高，使膜的使用寿命延长，且该技术生产效率高，具有十分优异的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜及其制备方法，该聚砜膜具有良好的亲水性能和抗污染性能。

本发明首先提供一种多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜的制备方法，包括：

（1）将16 wt%的聚砜（PSf）、8 wt%的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和76 wt%的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）置于250 mL圆底三口烧瓶中，在60 ℃下机械搅拌溶解6 h，直至成为均一、稳定、透明的铸膜液，并将铸膜液静置脱泡24 h。用刮膜机制得厚度均一的液态膜，在空气中蒸发10 s后迅速放入纯水凝固浴中，待膜片完全自主脱离玻璃板后，将膜片转移到纯水中浸泡，每隔2 h换一次凝固浴以除尽超滤膜中的溶剂、添加剂。将制得的超滤膜保存在去离子水中备用以备进一步实验。

（2）将1.21 g三(羟甲基)氨基甲烷( Tris)置于1L烧杯中，配置成0.01 mol·L^-1的Tris缓冲液，用盐酸将pH值调节到8.5；

（3）将0.5~3 g盐酸多巴胺溶于三(羟甲基)氨基甲烷( Tris) 缓冲液，调节溶液pH值，配置成多巴胺缓冲溶液（pH = 8.5）；

（4）将步骤（1）所得的聚砜膜浸泡于多巴胺缓冲溶液中，分别在20~60 ℃水浴震荡12~30 h后取出，用去离子水清洗表面残留物，置于去离子水中备用；

（5）将步骤（4）制备好的PSF/PDA复合膜浸泡在1~4 g/L的牛磺酸水溶液中，在40~80 ℃下反应2~10 h，然后取出膜，用去离子水清洗膜表面的残留物，得到多巴胺及牛磺酸改性聚砜膜。

本发明所述的多巴胺改性时的考察因素为多巴胺缓冲溶液的浓度、水浴的温度和浸泡的时间。