[发明专利]一种丝朊接枝聚丙烯腈纳滤膜的制备方法

摘要

针对高分子膜材料几乎全部来源于不可再生的石化资源，能源消耗和CO₂排放大，传统制膜过程用到大量难回收的有机溶剂和致孔剂，造成环境污染，膜孔径分布较宽且膜缺乏响应性等问题，本发明以金属氯化物盐水溶液为溶剂，设计制备一种窄孔径分布pH响应性丝朊接枝聚丙烯腈纳滤膜。首先通过丝朊均相接枝聚丙烯腈得到铸膜液，然后将其放入水的凝固浴中，金属离子和氯离子逐渐扩散到水中，丝朊和聚丙烯腈发生相转变成膜。钙离子和氯离子起到致孔的作用，而丝朊和聚丙烯腈发生微相分离，在其界面也形成离子致孔的水通道。该过滤膜制备工艺简单，用时少，成本低，可望应用于精细分离、pH响应膜开关、染料脱盐、污水处理等领域。

主权项

1.一种丝朊接枝聚丙烯腈纳滤膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：a)将金属氯化物盐溶解于去离子水中，得到质量百分比浓度10％-100％的金属氯化物盐水溶液，称量占去离子水质量百分比2％-30％的丝朊，将丝朊溶解于金属氯化物盐水溶液中，得到丝朊金属氯化物盐水溶液，然后将丝朊金属氯化物盐水溶液倒入三口烧瓶中，通氮气排氧1-30min，在搅拌下向三口烧瓶中逐滴加入占去离子水质量百分比2％-50％的丙烯腈；b)控制烧瓶内溶液温度为5℃-90℃并保持恒温，在搅拌下逐滴加入占丙烯腈单体质量百分比0.1％-10％的引发剂，引发丙烯腈单体聚合，反应时间为20-240min，将聚合后的溶液真空脱泡，得到铸膜液；c)配置质量百分比10％-60％的氯化钙水溶液作为凝固浴A，以二甲基甲酰胺作为凝固浴B，用稀盐酸配制pH为2-5的水溶液，作为凝固浴C；d)将步骤b)得到的铸膜液倒在干燥清洁的玻璃片上，用刮膜棒刮出均匀的膜，然后将膜连同玻璃片一起浸泡到步骤c)得到的凝固浴A中30-120min，使未发生接枝反应的丝朊和丙烯腈溶解掉，使丝朊接枝聚丙烯腈大分子发生初步的相转变，随后将膜连同玻璃片一起浸泡到步骤c)得到的凝固浴B中30-120min，使自聚的聚丙烯腈溶解于二甲基甲酰胺，最后，将膜连同玻璃片一起浸泡到步骤c)得到的凝固浴C中30-120min，控制上述凝固浴的温度为0-90℃，得到含部分金属氯化物盐的丝朊接枝聚丙烯腈膜；通过控制凝固浴的温度、在三种凝固浴中的浸泡时间控制丝朊接枝聚丙烯腈的相转变速率，从而控制膜的孔径大小及分布；e)将步骤c)得到的含部分金属氯化物盐的丝朊接枝聚丙烯腈膜用pH＝1-3的稀盐酸漂洗，去除膜中的金属离子，最后用去离子水反复漂洗，得到丝朊接枝聚丙烯腈纳滤膜；f)将上述步骤得到的丝朊接枝聚丙烯腈纳滤膜用于截留不同分子量的染料和不同分子量的聚乙二醇，通过紫外、液相色谱测试过滤前后溶液中染料和聚乙二醇的浓度，从而计算膜的截留率，其对分子量660以上的染料和聚乙二醇的截留率为90％-100％，对分子量600以下的染料和聚乙二醇的截留率为1％-30％，其通量为30-90L/m2h。