CN104607070B - 一种荷电纳滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荷电纳滤膜的制备方法，具体是指一种季铵化壳聚糖/交联磺化聚苯乙烯荷电纳滤膜及其制备方法。本发明是通过先配置间苯二胺的水溶液，再配置聚苯乙烯磺酸钠和壳聚糖季铵盐的共混铸膜液，并加入稀盐酸溶液调节pH值至3；然后，将A溶液涂覆在聚砜支撑膜表面，之后再将B溶液涂覆在经A溶液涂覆过的膜面上，放置一段时间后倒掉B溶液，膜片放入烘箱中烘干后取出即可。本发明的优点是可以改善纳滤的亲水性，同时在保持高通量的同时，调节聚合物配比在可以对改变膜表面荷电性能。而且本制备方法简单，操作易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种荷电纳滤膜的制备工艺，具体是指一种季铵化壳聚糖/交联磺化聚苯乙烯荷电纳滤膜及其制备方法。
背景技术
纳滤膜实现其分离作用的推动力，是化学位推动力和电化学势梯度推动力之和，经过改性的纳滤膜成为荷电纳滤膜，表面可带正电或负电，由于其表面的带电性，纳滤膜既可以截留反电性离子，也可以截留氨基酸和蛋白质等。基于此目的，可以对纳滤膜进行改性，其中物理改性分为表面活性剂改性，表面涂覆改性,以及对膜材料的共混改性。
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，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：
聚苯乙烯磺酸盐(PSS)是由苯乙烯磺酸盐单体自由基溶液聚合，聚苯乙烯磺化以及聚(n-丙基-p-苯乙烯磺酸)水解三种方法制得。其非极性链上的离子基团相互作用形成富离子区，从而形成微观相分离。本发明采用两种线性荷电聚合物作为膜材料，采用交联剂将聚苯乙烯磺酸钠交联，用壳聚糖季铵盐与之共混形成IPN结构，通过聚合物网络间的相互缠结而对膜结构起到增强作用，并改善膜表面的荷电特性。
发明内容
本发明针对提高纳滤膜亲水性及分离性能，提出了一种季铵化壳聚糖/交联磺化聚苯乙烯荷电纳滤膜及其制备方法。
本发明通过以下技术方案得以实现：
一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置间苯二胺的水溶液，为溶液A；配置聚苯乙烯磺酸钠和壳聚糖季铵盐的共混铸膜液，加入稀盐酸溶液调节pH值至3，为溶液B；然后，将A溶液涂覆在聚砜支撑膜表面，放置一段时间后倒掉A溶液，然后再将B溶液涂覆在经A溶液涂覆过的膜面上，放置一段时间后倒掉B溶液，膜片放入烘箱中烘干后取出即可。
在本发明的膜表面进行了如下的聚苯乙烯磺酸纳交联的反应过程：
作为优选，上述一种荷电纳滤膜的制备方法中所述的共混铸膜液质量份数分布为：聚苯乙烯磺酸钠1-20份，壳聚糖季铵盐1-20份，溶剂75-99份。间苯二胺水溶液质量分数分布为：间苯二胺0.7份，溶剂99.3份。作为最佳选择，聚苯乙烯磺酸钠15份，壳聚糖季铵盐15份，溶剂70份。
作为优选，上述一种荷电纳滤膜的制备方法中所述的间苯二胺水溶液质量分数分布为：间苯二胺0.1-0.9份，溶剂99.1-99.9份；作为最佳选择，间苯二胺水溶液质量分数分布为：间苯二胺0.7份，溶剂99.3份。
作为优选，上述一种荷电纳滤膜的制备方法中所述的A溶液在聚砜支撑膜表面的涂覆时间为10-30s，待A溶液在聚砜支撑膜表面观察不到水珠残留后，再涂覆B溶液，且B溶液的涂覆时间为30-120s。
作为优选，上述一种荷电纳滤膜的制备方法中的烘箱中温度为50-100℃。
有益效果：带有季铵盐基团的壳聚糖季铵盐与带有荷负电的聚苯乙烯磺酸钠共混，既可以改善纳滤的亲水性，同时在保持高通量的同时，调节聚合物配比在可以对改变膜表面荷电性能。而且本制备方法简单，操作易行。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此：
实施例1
配置间苯二胺的水溶液，所配置交联剂间苯二胺水溶液质量分数分布为：间苯二胺0.7份，溶剂99.3份，命名为溶液A；配置聚苯乙烯磺酸钠和壳聚糖季铵盐的共混溶液，铸膜液质量份数分布为：聚苯乙烯磺酸钠15份，壳聚糖季铵盐5份，溶剂80份。加入稀盐酸溶液调节pH值至3，命名为溶液B；然后，将A溶液涂覆在聚砜支撑膜表面，放置20s后倒掉，待蒸发至聚砜支撑膜表面观察不到水珠残留后，将B溶液涂覆在上述膜面，放置60s后倒掉，膜片放入烘箱中70℃20min后取出备用。
该膜纯水通量34L·m-2·h-1的同时，对于Na2SO4和MgCl2的脱除率分别为93％和52.3％。
实施例2-6
实施例2-6是SurPass固体表面Zeta电位仪在中性条件下含有不同HACC浓度和不同PSS浓度的纳滤膜表面的Zeta电位值。由表可以看出在HACC浓度较高时膜表面呈荷正电性，而在PSS浓度较高时膜表面呈和负电性，出现这种现象主要是由于两种聚合物所带的电荷性质不同。
制备条件：体系中，0.7％浓度间苯二胺水溶液聚砜支撑膜面停留20s，共混铸膜液pH值为3，涂覆时间60s，70℃烘20min。
实施例7-12
改变A溶液中间苯二铵的浓度，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试(测试条件：浓度为2000mg·L-1的Na2SO4水溶液，操作压力1.0MPa，温度(25±1)℃。)，得到结果如下表：
| 实施例 | 浓度/％ | 截留率/％ | 通量/L·m-2·h-1 |
| 7 | 0 | 48 | 79 |
| 8 | 0.1 | 82 | 25 |
| 9 | 0.3 | 76 | 28 |
| 10 | 0.5 | 83 | 26 |
| 11 | 0.7 | 93 | 14 |
| 12 | 0.9 | 90 | 10 |
实施例13-18
改变烘箱温度，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试(测试条件：浓度为2000mg·L-1的Na2SO4水溶液，操作压力1.0MPa，温度(25±1)℃。)，得到结果如下表：
| 实施例 | 浓度/％ | 截留率/％ | 通量/L·m-2·h-1 |
| 13 | 50 | 60 | 39 |
| 14 | 60 | 71 | 25 |
| 15 | 70 | 93 | 14 |
| 16 | 80 | 92 | 11.7 |
| 17 | 90 | 90 | 10.7 |
| 18 | 100 | 90.3 | 10 |
实施例19-23
改变聚苯乙烯磺酸钠浓度，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试(测试条件：浓度为2000mg·L-1的无机盐水溶液，操作压力1.0MPa，温度(25±1)℃。)，得到结果如下表：
实施例24-28
改变壳聚糖季铵盐浓度，其他步骤与实施例1相同的操作方法，制备复合膜并测试(测试条件：浓度为2000mg·L-1的无机盐水溶液，操作压力1.0MPa，温度(25±1)℃。)，得到结果如下表：
Claims (7)
1.一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配置间苯二胺的水溶液，为溶液A；配置聚苯乙烯磺酸钠和壳聚糖季铵盐的共混铸膜液，加入稀盐酸溶液调节pH值至3，为溶液B；然后，将A溶液涂覆在聚砜支撑膜表面，放置一段时间后倒掉A溶液，然后再将B溶液涂覆在经A溶液涂覆过的膜面上，放置一段时间后倒掉B溶液，膜片放入烘箱中烘干后取出即可。
2.根据权利要求1所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的共混铸膜液质量份数分布为：聚苯乙烯磺酸钠1-20份，壳聚糖季铵盐1-20份，溶剂75-99份。
3.根据权利要求2所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于所述的共混铸膜液质量份数分布为：聚苯乙烯磺酸钠15份，壳聚糖季铵盐5份，溶剂80份。
4.根据权利要求1所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的间苯二胺水溶液质量份数分布为：间苯二胺0.1-0.9份，溶剂99.1-99.9份。
5.根据权利要求4所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的间苯二胺水溶液质量份数分布为：间苯二胺0.7份，溶剂99.3份。
6.根据权利要求1所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的A溶液在聚砜支撑膜表面的涂覆时间为10-30s，待A溶液在聚砜支撑膜表面观察不到水珠残留后，再涂覆B溶液，且B溶液的涂覆时间为30-120s。
7.根据权利要求1所述的一种荷电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述烘箱中温度为50-100℃。
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