CN104841294A - 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104841294A
CN104841294A CN201510264047.3A CN201510264047A CN104841294A CN 104841294 A CN104841294 A CN 104841294A CN 201510264047 A CN201510264047 A CN 201510264047A CN 104841294 A CN104841294 A CN 104841294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pes
composite membrane
silane coupler
graphene oxide
composite film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510264047.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104841294B (zh
Inventor
李建华
王双双
张德彬
闫邦锋
张其清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201510264047.3A priority Critical patent/CN104841294B/zh
Publication of CN104841294A publication Critical patent/CN104841294A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104841294B publication Critical patent/CN104841294B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜及其制备方法，PES/GO复合膜由以下重量百分数的原料采用浸没沉淀相转化法制得：聚醚砜15-19.9wt.%、氧化石墨烯0.1~5wt.%、成孔剂1.5wt.%、二甲基甲酰胺78.5wt.%。将PES/GO复合膜置于硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌后，水洗干燥处理得到硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜。硅烷偶联剂KH570改性后的PES/GO复合膜，亲水性能和抗污染性能得到很大提高，可用于海水处理、苦咸水淡化、水过滤净化等，提高水的质量，并有效解决PES膜易被疏水性物质污染的问题，进一步扩大了PES膜的应用前景。此外，本制备方法操作工艺简单，容易实现。

Description

一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜及其制备方法
技术领域
本发明属于分离膜改性技术领域，具体涉及一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜及其制备方法。
背景技术
聚醚砜PES作为一种热塑性高分子材料，它具有较好的耐热性能、耐水解性，物理机械性能、绝缘性能、耐化学药品性优异，同时聚醚砜的生物相容性能也较好，PES以其优异的综合性能成为分离膜材料中非常重要的一种，常被用来制造纳滤、超滤、微滤、气体分离、血液透析膜等。但PES是一种弱极性材料，本身具有较强的疏水性，在用于水介质处理时存在两个关键的问题：一是膜的疏水性使的透膜压高，动力能耗大；另外就是膜的疏水特性容易引起有机物和胶体（如蛋白质）在膜表面和膜孔内吸附，形成膜污染，导致膜的通量随操作时间显著下降。因此，PES膜的疏水性使得其在水处理方面的应用受到一定的限制。氧化石墨烯GO，表面具有较多的羟基、羧基以及环氧官能团，同时，氧化石墨烯本身还具有较好的化学稳定性、亲水性、抗污染性能、生物相容性以及机械性能，与聚醚砜混合制膜可以使复合膜具有更好的性能。
硅烷偶联剂KH570，名为γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质的基团的有机硅化合物，其分子结构中的可水解基团与PES/GO复合膜中的GO反应，从而达到对PES/GO的改性，获得较好的亲水性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜及其制备方法，硅烷偶联剂KH570改性后的PES/GO复合膜，亲水性能和抗污染性能得到很大提高，可用于海水处理、苦咸水淡化、水过滤净化等，提高水的质量，并有效解决PES膜易被疏水性物质污染的问题，进一步扩大了PES膜的应用前景。此外，本制备方法操作工艺简单，容易实现。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜，主要原料为聚醚砜PES、氧化石墨烯GO和硅烷偶联剂KH570。
制备方法的具体步骤如下：
（1）将氧化石墨烯GO粉末加入到二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入聚醚砜PES和成孔剂PVP，40~60℃下搅拌12~24h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入60~70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到PES/GO复合膜；
（2）将PES/GO复合膜置于硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌后，水洗干燥处理得到硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜。
步骤（1）中各原料配比如下：聚醚砜PES 15-19.9 wt.%、氧化石墨烯0.1~5 wt.%、成孔剂1.5 wt.%、二甲基甲酰胺78.5 wt.%。
步骤（2）中硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中硅烷偶联剂KH570的浓度为5-10wt.%。
步骤（2）中磁力搅拌时间为4-12h。
所述的硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜用于海水处理、苦咸水淡化和水过滤净化。
PES/GO复合膜的疏水性能，不益于其在水相分离体系中的应用，一方面其疏水性能使得需要很高的压力才能使水通过PES/GO复合膜，纯水通量低；同时有机污染物容易吸附到PES/GO复合膜的表面及孔内，形成膜污染，造成膜孔的堵塞，进而导致膜通量的下降和使用寿命的缩短。KH570改性后，PES/GO复合膜的亲水性得到很大程度的改善，从而使得其在水处理和过滤等方面有更好的应用性能，同时有效降低了蛋白质在膜表面的富集和吸附，抗污染性能增强。
本发明的显著优点在于：与现有技术相比，本发明制得的亲水性的硅烷偶联剂改性的聚醚砜/氧化石墨烯复合膜，以聚醚砜/氧化石墨烯复合膜为膜基底，一方面保持了聚醚砜和氧化石墨烯的优点，如力学性能好、耐腐蚀等优点，氧化石墨烯的加入，由于氧化石墨烯其较多的官能团以及优良的分散性，能与聚砜高分子链良好接触，大大改善了聚醚砜膜的渗透性，同时提高了膜的机械强度；另一方面，KH570通过对聚醚砜/氧化石墨复合膜表面处理，与氧化石墨烯表面的官能团发生化学反应，通过化学键固定在复合膜表面，提高了复合膜的亲水性和抗污染性能；且由于通过化学键固定在表面，使得KH570不易从复合膜表面脱落，且重复利用性能较强。
附图说明
图1是不同组分的PES/GO复合膜接触角的测定。
图2是KH570表面改性PES/GO复合膜的接触角，处理时间为4h。
图3是KH570不同处理时间的PES/GO复合膜接触角，处理时间分别为4h和12h。
图4是KH570处理前后PES/GO复合膜纯水通量。
图5是KH570处理前后PES/GO复合膜红外谱图。A：PES/GO复合膜，B：PES/GO-KH570膜。
具体实施方式
    一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜的制备方法如下：
    （1）将一定量氧化石墨烯GO粉末加入到二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入聚醚砜PES和成孔剂PVP，40~60℃下搅拌12~24h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入60~70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
    （2）剪取一定尺寸形状的PES/GO复合膜，置于一定浓度的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌一定时间后，水洗干燥处理。
实施例1
    （1）将0.3g氧化石墨烯GO粉末加入到30mL二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入7.40g聚醚砜PES和0.5g成孔剂PVP，50℃下搅拌20h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
    （2）剪取3cm×3cm的PES/GO复合膜，置于浓度为10%的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌4h后，水洗干燥处理。
实施例2
    （1）将0.3g氧化石墨烯GO粉末加入到30mL二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入7.40g聚醚砜PES和0.5g成孔剂PVP，50℃下搅拌20h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
    （2）剪取3cm×3cm的PES/GO复合膜，置于浓度为10%的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌6h后，水洗干燥处理。
实施例3
    （1）将0.3g氧化石墨烯GO粉末加入到30mL二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入7.40g聚醚砜PES和0.5g成孔剂PVP，50℃下搅拌20h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
    （2）剪取3cm×3cm的PES/GO复合膜，置于浓度为10%的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌8h后，水洗干燥处理。
实施例4
    （1）将0.3g氧化石墨烯GO粉末加入到30mL二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入7.40g聚醚砜PES和0.5g成孔剂PVP，50℃下搅拌20h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
（2）剪取3cm×3cm的PES/GO复合膜，置于浓度为10%的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌10h后，水洗干燥处理。
实施例5
    （1）将0.3g氧化石墨烯GO粉末加入到30mL二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入7.40g聚醚砜PES和0.5g成孔剂PVP，50℃下搅拌20h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到聚醚砜PES/氧化石墨烯GO复合膜。
（2）剪取3cm×3cm的PES/GO复合膜，置于浓度为10%的KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌12h后，水洗干燥处理。
对比图1、图2可以看出，KH570表面改性PES/GO复合膜之后，PES/GO复合膜的初始接触角从80°左右最低降到45°，即KH570表面改性之后，PES/GO复合膜的亲水性能得到很大程度的改善。同时，对比图2、图3可知，KH570对PES/GO复合膜的改性在较短时间可以实现亲水性能的改善。从图5红外谱图可以看出，通过与PES/GO复合膜对比，KH570改性后，在954cm-1波长处出现一个新的吸收峰，属于Si-O-C的振动峰，这说明KH570与PES/GO 复合膜中的GO发生化学反应，通过化学键的形式将KH570固定在膜表面，不易冲洗剥离，从而达到对PES/GO复合膜的改性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜，其特征在于：主要原料为聚醚砜PES、氧化石墨烯GO和硅烷偶联剂KH570。
2.一种制备如权利要求1所述的硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜的方法，其特征在于：具体步骤如下：
    （1）将氧化石墨烯GO粉末加入到二甲基甲酰胺中，200W超声处理2h；加入聚醚砜PES和成孔剂PVP，40~60℃下搅拌12~24h，得到均一的铸膜液；经冷却、脱泡、刮膜后，放入60~70℃的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到PES/GO复合膜；
    （2）将PES/GO复合膜置于硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，磁力搅拌后，水洗干燥处理得到硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（1）中各原料配比如下：聚醚砜15-19.9wt.%、氧化石墨烯0.1~5 wt.%、成孔剂1.5 wt.%、二甲基甲酰胺78.5 wt.%。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（2）中硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中硅烷偶联剂KH570的浓度为5-10wt.%。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤（2）中磁力搅拌时间为4-12h。
6.一种如权利要求1所述的硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜的应用，其特征在于：所述的硅烷偶联剂修饰的亲水性PES/GO复合膜用于海水处理、苦咸水淡化和水过滤净化。
CN201510264047.3A 2015-05-22 2015-05-22 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法 Expired - Fee Related CN104841294B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510264047.3A CN104841294B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510264047.3A CN104841294B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104841294A true CN104841294A (zh) 2015-08-19
CN104841294B CN104841294B (zh) 2017-11-17

Family

ID=53841510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510264047.3A Expired - Fee Related CN104841294B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104841294B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105214520A (zh) * 2015-10-21 2016-01-06 宁波聿丰新材料科技有限公司 一种药液过滤膜及其制备方法
CN106582314A (zh) * 2017-02-26 2017-04-26 浙江理工大学 一种用于膜蒸馏的小孔径疏水复合膜制备方法
CN107227022A (zh) * 2017-06-09 2017-10-03 扬州大学 聚醚砜树脂/石墨烯纳米片多孔纳米复合材料、制备方法及其用途
CN107617342A (zh) * 2017-11-07 2018-01-23 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法
CN110420567A (zh) * 2019-07-12 2019-11-08 中国工程物理研究院材料研究所 一种石墨烯疏水膜的制备方法及膜蒸馏的应用方法
CN110479114A (zh) * 2019-07-30 2019-11-22 三达膜科技（厦门）有限公司 一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法
CN115025635A (zh) * 2022-06-30 2022-09-09 常州大学 一种桥架有机硅/go复合纳滤膜的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102614788A (zh) * 2012-02-29 2012-08-01 青岛大学 一种聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法
CN102827386A (zh) * 2012-08-21 2012-12-19 江苏大学 一种聚醚醚酮/氧化石墨烯纳米复合薄膜的制备方法
CN103480281A (zh) * 2013-08-09 2014-01-01 天津工业大学 一种有机-无机超滤复合膜及制备方法
CN104211977A (zh) * 2014-09-10 2014-12-17 浙江碳谷上希材料科技有限公司 一种基于石墨烯复合膜的制备方法
CN104338519A (zh) * 2014-09-17 2015-02-11 上海大学 改性石墨烯负载聚氨酯海绵及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102614788A (zh) * 2012-02-29 2012-08-01 青岛大学 一种聚醚砜/氧化石墨烯复合超滤膜的制备方法
CN102827386A (zh) * 2012-08-21 2012-12-19 江苏大学 一种聚醚醚酮/氧化石墨烯纳米复合薄膜的制备方法
CN103480281A (zh) * 2013-08-09 2014-01-01 天津工业大学 一种有机-无机超滤复合膜及制备方法
CN104211977A (zh) * 2014-09-10 2014-12-17 浙江碳谷上希材料科技有限公司 一种基于石墨烯复合膜的制备方法
CN104338519A (zh) * 2014-09-17 2015-02-11 上海大学 改性石墨烯负载聚氨酯海绵及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105214520A (zh) * 2015-10-21 2016-01-06 宁波聿丰新材料科技有限公司 一种药液过滤膜及其制备方法
CN106582314A (zh) * 2017-02-26 2017-04-26 浙江理工大学 一种用于膜蒸馏的小孔径疏水复合膜制备方法
CN107227022A (zh) * 2017-06-09 2017-10-03 扬州大学 聚醚砜树脂/石墨烯纳米片多孔纳米复合材料、制备方法及其用途
CN107227022B (zh) * 2017-06-09 2020-06-19 扬州大学 聚醚砜树脂/石墨烯纳米片多孔纳米复合材料、制备方法及其用途
CN107617342A (zh) * 2017-11-07 2018-01-23 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法
CN107617342B (zh) * 2017-11-07 2020-12-01 湖州达立智能设备制造有限公司 一种用于海水淡化的双金属氢氧化物陶瓷膜及其制备方法
CN110420567A (zh) * 2019-07-12 2019-11-08 中国工程物理研究院材料研究所 一种石墨烯疏水膜的制备方法及膜蒸馏的应用方法
CN110420567B (zh) * 2019-07-12 2022-04-22 中国工程物理研究院材料研究所 一种石墨烯疏水膜的制备方法及膜蒸馏的应用方法
CN110479114A (zh) * 2019-07-30 2019-11-22 三达膜科技（厦门）有限公司 一种抗污型醋酸纤维素超滤膜的制备方法
CN115025635A (zh) * 2022-06-30 2022-09-09 常州大学 一种桥架有机硅/go复合纳滤膜的制备方法
CN115025635B (zh) * 2022-06-30 2023-08-18 常州大学 一种桥架有机硅/go复合纳滤膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104841294B (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104841294A (zh) 一种硅烷偶联剂修饰的亲水性pes/go复合膜及其制备方法
CN105435656B (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN105289321B (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN105921031B (zh) 一种羧基化氧化石墨烯及其对有机分离膜的改性方法
CN102698614B (zh) 一种多层结构管式纳滤膜及其制备方法
CN102580560B (zh) 纳米材料掺杂聚合物膜的制备方法
CN104084061B (zh) 一种纳米bn改性超滤膜的制备方法
CN104190265A (zh) 一种具有稳定分离层的低压高通量含氯聚合物纳滤膜及其制备方法
CN105617882B (zh) 一种壳聚糖修饰氧化石墨烯纳米复合正渗透膜及其制备方法
CN107158980A (zh) 基于气/液界面反应的薄层复合膜及其制备方法和应用
CN109304106B (zh) 一种Janus正渗透膜及其制备方法与应用
CN104248918A (zh) 一种用半互穿网络法制备亲水性抗污染复合超滤膜的方法
CN103586002A (zh) 用于脱除水中重金属离子的杂化膜吸附剂的制备方法
CN103357275A (zh) 一种超滤膜后处理改性方法
CN105214511A (zh) 一种纳米银/石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法
CN105148750A (zh) 一种聚酰胺复合膜表面改性的方法
KR20130108073A (ko) 복합 반투막
CN104117293A (zh) 一种原位合成纳米银改性pvdf超滤膜的制备方法
CN103406027A (zh) 一种表层含醚基团的亲水性复合膜
CN101513593A (zh) 亲水性聚氯乙烯膜及其制备方法
CN105435657B (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN107376673A (zh) 一种负载有TiO2纳米管的PES超滤膜及其制备方法和应用
Gao et al. Preparing hydrophilic and antifouling polyethersulfone membrane with metal-polyphenol networks based on reverse thermally induced phase separation method
CN105435645B (zh) 一种复合纳滤膜及其制备方法
CN105413494A (zh) 一种高性能亲水性PVDF/GO-lysine复合膜

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171117

Termination date: 20200522