[发明专利]一种荷正电共混超滤膜及其制备方法

说明书

本发明属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种荷正电共混超滤膜及其制备方法；在膜制备过程中一步胺化引入仲胺基团并经季胺化反应制备荷正电超滤膜，实现了在制膜时同步对膜进行胺化改性，制备的荷正电膜具有持久的亲水性且荷正电性能稳定，在低压下有较高的纯水通量和阳离子染料截留性能，对罗丹明B和维多利亚蓝B的截留率均可达99.9％。且制备工艺简单，成本较低，可进行大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种荷正电共混超滤膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术作为近年来迅速崛起的一种新型分离技术，已广泛应用于污水处理、海水淡化、饮用水纯化、石油化工、化工冶金、医疗保健、食品安全等与人民生活生产息息相关的领域，并带来巨大的经济、环境和社会效益。在能源短缺、环境恶化和水资源日益匮乏的当今社会，膜分离技术在全球范围内受到前所未有的高度关注。超滤(UF)是各种分离膜中应用最广泛的一种，其能够高效环保地解决石油化工、废水处理等问题，且是一种操作简单，成本低廉的技术手段，适合大规模的生产。超滤过程无相变，在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。由于聚合物超滤膜自身为电中性，其截留机理主要为孔径筛分作用。当膜所要分离的组分尺寸不断减小，所需的膜孔径也需相应的减小，这就导致了操作成本的升高和过滤效率的下降。荷电型分离膜泛指一类以电位差为驱动力的阳离子交换膜和阴离子交换膜，由于其表面固定电荷的存在，与带电粒子之间存在静电吸附作用和静电排斥作用，离子性基团还可以增加膜表面的亲水性和抗污染性能。所以可以在较高的过滤效率下对小粒径物质有着高的截留，因此荷电膜越来越受到广泛的关注。

目前荷电分离膜的制备主要分为两种：第一种从膜本身出发，通过对膜进行化学和物理改性引入电荷，比较常见的有表面处理法、含浸法和接枝法；第二种是从膜材料出发，开发研究带有荷电基团的新型膜材料。在膜表面或对膜材料本身引入荷正电的官能团(比如引入胺基或者对胺基进一步季胺化)是实现制备荷正电超滤膜的常见方法。由于引入胺基的膜荷正电性能较弱，通常通过对引入胺基的膜进一步季铵化，以获得的荷电性性能稳定的高荷正电性膜。因此，引入胺基膜进一步季铵化的方法常被采用，比如先制备含胺基的添加剂或高分子材料，再添加到铸膜液制备成膜，最后通过季铵化反应制备荷正电膜，但该方法制备工艺复杂(比如合成含胺基的添加剂或高分子材料以及加入胺化试剂进行反应等)，不易操作，成本高，较难实现工业化生产，且后续对制成的膜进行接枝改性的皮层厚，反应时间长。

申请号为CN200810200554.0的专利文件公开了一种荷正电超滤膜的制备方法及产品，其是将苄基溴化聚苯醚溶解于良溶剂中制成铸膜液，在铸膜液中加入胺化试剂进行反应，脱泡后的铸膜液通过干湿相转化成膜。此方法是通过引入胺基实现制备荷正电超滤膜的，但是仅进行了胺化反应，引入胺基的膜荷正电性能较弱，可截留的物质少，应用范围小。此外，实验发现，该制备过程会产生溴酸副产物，且聚苯醚类物质成膜性较差，应用受限。

申请号为CN200410064753.5的专利文件公开了一种荷正电超滤膜的制备方法，其是将苄基溴化聚苯醚溶于良溶剂中，逐滴加入胺的有机溶液，搅拌成均相溶液，将铸膜液静置脱泡后置于底物上，流动并扩展，再放入不良溶剂中成膜。与上述专利文件相同，此方法也是通过引入胺基实现制备荷正电超滤膜的，但是仅进行了胺化反应，引入胺基的膜荷正电性能较弱。此外，实验发现，该制备过程会产生溴酸副产物，且聚苯醚类物质成膜性较差，应用受限。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种荷正电共混超滤膜及其制备方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种采用两步法制备荷正电共混超滤膜的方法，具体包括以下步骤：