CN103495353B - 一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法 - Google Patents
一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高分子薄膜的制备方法，具体是指一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜及其制备方法。本发明是通过将聚砜与无水氯化锌共同投放于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌溶解成均一溶液A；将季铵化壳聚糖投放入二甲基亚砜中搅拌溶解成均一溶液B；采用溶液共混法，将A、B两种溶液混合成均一溶液，即所需铸膜液；将此混合溶液真空脱泡2小时，静置2小时，将此溶液均匀涂覆于聚酯无纺布上，用刮刀将液膜刮成均一厚度的簿膜；然后将簿膜浸没入纯水中发生相转化反应，即可得聚砜超滤膜。本发明可广泛应用于特种分离的企业。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子薄膜的制备方法，具体是指一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜及其制备方法。
背景技术
聚砜本身机械强度高，同时具有抗压密性、抗氧化性和热稳定性，被广泛应用于膜分离领域。但聚砜属于憎水性材料，容易造成膜污染，降低了膜寿命，改善疏水性及其引起的膜的抗污染性的有效途径之一就是共混，通过水溶性的季铵化壳聚糖的溶液与聚砜的溶液共混后形成铸膜液成膜，可以提高膜的亲水性和选择性，制备成新型的带有荷电型的超滤膜。
壳聚糖季铵盐（Chitosan，CS）是唯一的碱性天然多糖壳聚糖分子链上糖残基上的游离氨基被季铵化后的产物，常被用作重金属的选择性捕集剂、絮凝剂、抗菌剂和离子交换材料。壳聚糖材料本身自带的氨基和羟基也可以与许多金属离子形成稳定的螯合物，可以有效的吸附溶液中的金属离子，同时羟基可以和蛋白质中的氨基结合，从而可以亲和分离、提纯蛋白质，同时壳聚糖对革兰阳性菌、阴性菌、大肠杆菌和金色葡萄球菌具有高效的抑制作用，而通过对壳聚糖进行季铵化，既可以改善壳聚糖水溶性，也同样具有抑菌活性。
壳聚糖季铵盐结构如下：
发明内容
本发明针对提高聚砜超滤膜亲水性及抗污染性，提出了一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法，其特征包括以下步骤：
（1）将聚砜与无水氯化锌共同投放于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌溶解成均一溶液A；将季铵化壳聚糖投放入二甲基亚砜中搅拌溶解成均一溶液B；
（2）采用溶液共混法，将A、B两种溶液混合成均一溶液，即所需铸膜液；
（3）将此混合溶液真空脱泡2小时，静置2小时，将此溶液均匀涂覆于聚酯无纺布上，用刮刀将液膜刮成均一厚度的簿膜；
（4）然后将簿膜浸没入纯水中发生相转化反应，即可得聚砜超滤膜。
作为优选，上述的一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法中的铸膜液质量份数分布为：聚砜10-19份，季铵化壳聚糖0.1-1.0份，N-甲基吡咯烷酮68-78份，无水氯化锌1-5份，二甲基亚砜8-10份。作为更佳选择，铸膜液质量份数分布为：聚砜19份，季铵化壳聚糖0.5份，N-甲基吡咯烷酮70份，无水氯化锌1份，二甲基亚砜9.5份。
有益效果：带有季铵盐基团的壳聚糖季铵盐与聚砜共混，既可以改善聚砜的亲水性，提高其膜片抗污染性能，同时壳聚糖材料本身本身自带的氨基和羟基也可以与许多金属离子形成稳定的螯合物，可以有效的吸附溶液中的金属离子，同时羟基可以和蛋白质中的氨基结合，从而可以亲和分离、提纯蛋白质，同时壳聚糖对革兰阳性菌、阴性菌、大肠杆菌和金色葡萄球菌具有高效的抑制作用。同时在保持原有对牛血清蛋白高脱除率的同时，壳聚糖季铵盐中季铵盐等亲水性荷电基团的存在可以提高膜纯水通量。而且本制备方法简单，操作易行。
具体实施方式
下面对本发明实施作具体说明：
实施例1
将19g聚砜与1g无水氯化锌共同投放于70gN-甲基吡咯烷酮中，加热搅拌溶解成铸膜液，将此溶液真空脱泡2小时后，静置2小时后，将此溶液均匀涂覆于聚酯无纺布上，用刮刀将液膜刮成均一厚度后，浸没入纯水中发生相转化反应成膜。
该膜对牛血清蛋白的脱除率分别为97.5%，纯水通量为45L/m2.h。
实施例2
将19g聚砜与1g无水氯化锌共同投放于70gN-甲基吡咯烷酮中，加热60℃搅拌溶解成均一溶液A，加热之后的溶解过程更容易，且更方便，溶解的均匀度更好；将0.5g季铵化壳聚糖投放入9.5g二甲基亚砜中搅拌溶解成均一溶液B，采用溶液共混法，将A、B两种溶液混合成均一溶液，即所需铸膜液，将此混合溶液真空脱泡2小时后，再静置2小时，以确保混合溶液中的气泡除去，将此溶液均匀涂覆于聚酯无纺布上，用刮刀将液膜刮成均一厚度后，浸没入纯水中发生相转化反应成膜，上述刮膜过程为行业内常规的方式，其中膜厚度也是与目前的膜制备过程中所得的膜厚度相似，本发明的特点在于采用上述制膜液的不同工艺，实现更好的膜材料、更好地实现所制备膜具有的处理效果。
该膜对牛血清蛋白的脱除率分别为99.9%，纯水通量为70L/m2.h。相比于实施例1中的膜，具有明显的效果，尤其是对牛血清蛋白中的盐脱除率，而且保持了较大的水通量。虽然在脱盐率的比例来看，看似差距不大，但在去除率的提升难度来讲，已经有了质的改变。
实施例3-6
按实施例2的相同步骤，改变A溶液中聚砜和N-甲基吡咯烷酮的投料量，其他步骤与实施例2相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
实施例7-10
改变B溶液中壳聚糖季铵盐和二甲基亚砜的投料量，其他步骤与实施例2相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
实施例11-14
改变A溶液中氯化锌和N-甲基吡咯烷酮的投料量，其他步骤与实施例2相同的操作方法，制备复合膜并测试，得到结果如下表：
综合上述各对比实施例，可以看出，本发明对于不同用量还是有着较大的变化效果，所以对于本发明中的用量的确定也是一个不断摸索、实验的过程，花费了发明人大量的时间和精力。
Claims (1)
1.一种季铵化壳聚糖改性聚砜超滤膜的制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)将聚砜与无水氯化锌共同投放于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌溶解成均一溶液A；将季铵化壳聚糖投放入二甲基亚砜中搅拌溶解成均一溶液B；
(2)采用溶液共混法，将A、B两种溶液混合成均一溶液，即所需铸膜液；
(3)将此混合溶液真空脱泡2小时，静置2小时，将此溶液均匀涂覆于聚酯无纺布上，用刮刀将液膜刮成均一厚度的薄膜；
(4)然后将薄膜浸没入纯水中发生相转化反应，即可得聚砜超滤膜；
所述的铸膜液质量份数分布为：聚砜19份，季铵化壳聚糖0.5份，N-甲基吡咯烷酮70份，无水氯化锌1份，二甲基亚砜9.5份。
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