[发明专利]一种金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜的应用

权利要求书

1.一种金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜在膜分离中的应用，其特征在于，该金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜为金属离子与含羧酸阴离子的聚酰亚胺膜材料基于金属离子的配位作用形成的交联聚合物；该金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜是先用碱对聚酰亚胺进行处理，利用碱对聚酰亚胺的化学作用形成聚酰胺酸盐，再对所述聚酰胺酸盐进行离子交换使目标金属离子参与构建材料，由此形成所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜；其中，碱对聚酰亚胺的处理具体是在非溶剂诱导相转化法制膜的过程中采用碱溶液进行凝固浴；在所述碱对聚酰亚胺的化学作用下，聚酰亚胺链中的酰亚胺基团开环形成酰胺基团和羧酸盐基团；此外，经碱凝固浴的聚酰亚胺膜上分布有孔结构；

所述目标金属离子是具有配位能力的金属离子，能与羧酸根配体形成二配体或多配体络合物；所述目标金属离子的络合常数大于所述碱溶液中阳离子的络合常数；

其中，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜是由包括以下步骤的制备方法制备得到的：

S1：将聚酰亚胺溶解在有机溶剂中，形成聚酰亚胺铸膜液；

S2：将步骤S1得到的所述聚酰亚胺铸膜液涂覆在基板上，采用相分离法在碱溶液的凝固浴中，使聚酰亚胺所含聚酰亚胺链中的酰亚胺基团开环形成酰胺基团和羧酸盐基团，得到经碱凝固浴的聚酰亚胺膜；该经碱凝固浴的聚酰亚胺膜上分布有孔结构，且含有聚酰胺酸盐；

S3：将步骤S2得到的所述经碱凝固浴的聚酰亚胺膜在具有配位能力的金属离子溶液中浸泡进行离子交换，所述具有配位能力的金属离子的络合常数大于所述碱溶液中阳离子的络合常数，从而使所述聚酰胺酸盐中的阳离子被具有更强配位能力的金属离子替代；同时，由于金属离子的配位作用，聚酰亚胺链中的多个羧酸根与其形成配位键，从而聚酰亚胺链被金属离子交联，得到金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜；

并且，所述步骤S2中，所述相分离法为非溶剂诱导相分离法；在碱凝固浴中的处理时间为0.5h-2.0h；所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化铵溶液中至少一种；所述碱溶液中氢氧根的浓度为0.0001mol/L-10mol/L；经碱凝固浴的聚酰亚胺膜上分布的孔结构的直径为0.5nm-1μm；

所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜具体是应用于含有机溶剂分离的膜分离中。

2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜是应用于耐有机溶剂纳滤中。

3.如权利要求1或2所述应用，其特征在于，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜是以薄膜复合膜的形式应用的，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜是作为薄膜复合膜中的支撑层。

4.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜的制备方法还包括步骤：

S4：将步骤S3得到的所述金属离子配位交联的聚酰亚胺多孔膜作为薄膜复合膜的基膜，在该基膜的基础上制备选择层形成薄膜复合膜；

具体是先将选择层材料溶解于有机溶剂中形成选择层材料的铸膜液，接着再将该选择层材料的铸膜液涂覆在所述基膜的表面，从而利用所述基膜的耐有机溶剂性在基膜制备选择层，最终形成薄膜复合膜。

5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤S1中，所述聚酰亚胺铸膜液中聚酰亚胺的浓度为8wt％-28wt％；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃或氯仿；

所述聚酰亚胺的结构式如式(I)所示：

其中R1为双酸酐残基，R2为二胺残基，n为满足50～10000的整数。

6.如权利要求5所述应用，其特征在于，步骤S1所述聚酰亚胺的结构式如式(I’)所示：

7.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤S2中，

所述碱溶液中氢氧根的浓度为0.1mol/L。

8.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤S3中，所述具有配位能力的金属离子溶液中，具有配位能力的金属离子的浓度为0.01-10g/L；所述浸泡时间为1-24h。