CN108043237A - 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法 - Google Patents

一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108043237A
CN108043237A CN201711389748.5A CN201711389748A CN108043237A CN 108043237 A CN108043237 A CN 108043237A CN 201711389748 A CN201711389748 A CN 201711389748A CN 108043237 A CN108043237 A CN 108043237A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reverse osmosis
pam
osmosis membrane
pda
hydrophily
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.)
Pending
Application number
CN201711389748.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王薇
张倩
马晓丹
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.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic 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 Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN201711389748.5A priority Critical patent/CN108043237A/zh
Publication of CN108043237A publication Critical patent/CN108043237A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
    • B01D71/78—Graft polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/48—Antimicrobial properties

Abstract

本发明公开一种PDA‑PAM接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法。所述接枝亲水层是由聚多巴胺(PDA)和聚丙烯酰胺(PAM)反应生成。具体制备方法为：将少量多巴胺(DA)溶解于pH为8.8的Tris‑HCl缓冲溶液中，搅拌均匀；然后将预处理好的反渗透膜上表面与配制好的DA改性溶液反应；然后与配制好的PAM水溶液反应，一段时间后得到PDA‑PAM接枝改性的亲水性反渗透膜。本发明的优势：(1)以PDA作为中间涂层，PAM间接的均匀接枝在反渗透膜表面，PDA‑PAM的接枝改性显著提高了反渗透膜的亲水性；(2)PDA‑PAM的接枝改性有效减少了污染物在膜表面的吸附和沉积，提高了反渗透膜的抗污染能力；(3)PDA‑PAM的接枝改性还可以有效抑制细菌在膜表面生长，提高了反渗透膜的抗菌能力。

Description

一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法
技术领域
本发明属于分离膜材料制造领域，具体为一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法。
背景技术
反渗透技术是利用压力驱动实现溶质和溶剂分离的高端水处理技术，可有效去除水中的离子和小分子有机物等，与其他分离技术相比具有高效节能、易操作等优点，广泛应用于饮用水净化、锅炉补给水、医药、食品、苦咸水脱盐以及工业废水处理等多个领域，一直是国内外膜领域研究的热点。大多数反渗透膜是以超滤膜作为支撑层，在支撑层表面上通过多元胺和多元酰氯之间的界面聚合反应制备而成的复合膜，具备高交联度和较低自由体积，因此表现出良好的选择性，较好的水通量性能。
但在实际水处理过程中，由于聚酰胺层的亲水性较差，水中的细菌、病毒、有机物及胶体等污染物在膜表面和膜孔内吸附沉淀造成膜孔的堵塞，引起膜污染，进而导致膜的分离性能的衰减和分离效率的降低，严重限制反渗透膜技术在各个领域的推广及应用，膜污染已经成为制约反渗透技术发展和推广的重要因素之一。
目前解决膜污染问题最常见的方法就是对膜进行亲水改性，即提高膜的亲水性，在水处理过程中在膜表面形成一层水膜，阻碍细菌、病毒、有机物及胶体等污染物在膜表面吸附沉淀。目前常见的亲水改性方法是采用物理涂覆方法在复合膜表面涂覆一层亲水性聚合物，如“CN201210007030.6”在聚酰胺层表面上涂覆一层丝胶蛋白。但由于涂层与复合膜之间的相互作用力差，涂层容易脱落，使得复合膜丧失亲水改性效果。该方法还很难控制亲水涂层的涂覆量，涂覆量太大会造成水阻力增加，导致水通量降低；涂覆量太少易脱落。
因此，研究一种制备方法简单、亲水改性效果长久而不影响渗透性能的反渗透膜成为研究抗污染反渗透膜的关键。
发明内容
本发明针对传统反渗透膜存在的亲水性差、亲水改性方法不稳定等技术缺陷，提出一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法。
本发明技术方案如下：
一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜，其特征在于，亲水性反渗透膜由无纺布、聚合物支撑层、聚酰胺功能层和接枝亲水层组成，所述接枝亲水层是由聚多巴胺(PDA)和聚丙烯酰胺(PAM)反应生成。其制备方法具体包括以下步骤：
1.将反渗透商品膜在去离子水中浸泡24h后取出，用去离子水反复冲洗膜表面后备用；
2.将少量多巴胺(DA)溶解于pH为8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，搅拌均匀；
3.将预处理好的反渗透膜上表面与步骤2配制好的DA改性溶液在常温下反应一段时间后，去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗；
4.配制一定浓度的PAM水溶液，经过步骤3处理后的反渗透膜上表面与配制好的PAM水溶液反应，一段时间后去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗，室温下干燥，即可得到PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜；
5.所述的反渗透商品膜，其特征在于，由无纺布、聚合物支撑层和聚酰胺功能层组成，平均孔径小于1nm；
6.将DA溶解于pH＝8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配制DA溶液浓度为0.5-5g/L，配制PAM水溶液浓度为0.5-5g/L；
7.所述的PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜，其制备条件为：常温，第一步反应时间为30-120min，第二步反应时间为5-30min。
本发明所述一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜特点为：
反渗透复合膜表面有残留的羧酸基团(酰氯基团)，PDA与羧酸基团通过共价键结合，在充分反应后，复合膜表面接枝一层疏松均匀的PDA；继续利用共价键在PDA上接枝长链PAM，形成亲水性聚合物刷。在水处理过程中亲水性聚合物刷随着水流摆动，细菌、病毒、有机物及胶体等污染物无法在膜表面吸附和沉淀，因此可以有效提高复合膜的亲水性和抗污染性能。
具体特点如下：
1.以PDA作为中间层，PAM间接的均匀接枝在反渗透膜表面，PDA-PAM的接枝改性显著提高了反渗透膜的亲水性；
2.PDA-PAM的接枝改性有效减少了污染物在膜表面的吸附和沉积，提高了反渗透膜的抗污染能力；
3.PDA-PAM的接枝改性一定程度抑制细菌在膜表面生长，提高了反渗透膜的抗菌能力。
具体实施方式
下面对本发明的实施作具体说明，本发明所保护的范围包括但不限于以下描述的实施例。
1.选用平均孔径小于1nm的反渗透商品膜，在去离子水中浸泡24h后取出，用去离子水反复冲洗膜表面后备用；
2.将少量DA溶解于pH＝8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，搅拌均匀，配制DA溶液浓度为0.5-5g/L；
3.将预处理好的反渗透膜上表面与步骤2配制好的DA改性溶液在常温下反应30-120min，去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗；
4.配制浓度为0.5-5g/L的PAM水溶液，经过步骤3处理后的反渗透膜上表面与配制好的PAM水溶液反应5-30min，去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗，室温下干燥，即可得到PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜；
对按上述方法制备的抗菌反渗透膜进行测试：
1.反渗透膜分离性能评价：
通过错流渗透实验对反渗透膜的水通量和盐截留进行测试，测试液为1000ppm的氯化钠水溶液，水溶液Ph值为6.8，操作压力为225psi，操作温度为25℃。
2.反渗透膜亲水效果定量检测：
通过对亲水性改性膜进行水接触角测试定量表征反渗透膜的亲水效果。先将样品粘贴到干净的玻璃板上，将玻璃板放置在接触角测定仪中，用蒸馏水以静滴法在动态接触角测定仪上测定样品的水接触角，每个样品测5次，取平均值，借此考察膜的亲水性。
3.反渗透膜抗污染(牛血清蛋白BSA)效果定量检测：
反渗透膜纯水预压30min后开始测量纯水通量，每5min测量一次，测三次；换用1g/L的牛血清蛋白水溶液进行通量测试，每5min测量一次，测三次；换用纯水清洗10min后测量纯水通量，每5min测量一次，测三次。
抗BSA污染计算如下：
通量衰减率(％)＝((A-B)/A)×100％
通量恢复率(％)＝C/A×100％
其中，A为首次纯水通量测试的平均值；B为牛血清蛋白水溶液通量测试的平均值；C为清洗过后纯水通量测试的平均值。
4.反渗透膜抗菌效果定量检测：
以摇瓶法定量检测抗菌效果。将上述制备的抗菌反渗透膜剪切为2×2cm的样品，放入150mL的三角烧瓶中，分别向三角烧瓶中加入50mL PBS缓冲液和0.5mL大肠杆菌菌悬液。将三角烧瓶放置在120r/min的震荡摇床上震荡24h，取0.5mL样液，用PBS缓冲液适当稀释后进行活菌培养计数，同时选取普通反渗透膜进行空白对照。杀菌率计算如下：
杀菌率(％)＝＝((A-B)/A)×100％
其中，A为普通反渗透膜样品活菌数；B为通过上述方法制备的抗菌反渗透膜样品活菌数。
测试结果：
实施例1-4
以上是本发明的实施方式。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离基本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法，所述亲水性反渗透膜由无纺布、聚合物支撑层、聚酰胺功能层和接枝亲水层组成，所述接枝亲水层是由聚多巴胺(PDA)和聚丙烯酰胺(PAM)反应生成。其制备方法具体包括以下步骤：
(1)将反渗透膜在去离子水中浸泡24h后取出，用去离子水反复冲洗膜表面后备用；
(2)将少量多巴胺(DA)溶解于pH为8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，搅拌均匀；
(3)将预处理好的反渗透膜上表面与配制好的DA改性溶液在常温下反应一段时间后，去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗；
(4)配制一定浓度的PAM水溶液，经过步骤(3)处理后的反渗透膜上表面与配制好的PAM水溶液反应，一段时间后去除膜表面多余的溶液并用去离子水清洗，得到PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜。
2.根据权利要求1所述的反渗透膜，其特征在于，由无纺布、聚合物支撑层和聚酰胺功能层组成，平均孔径小于1nm；
3.根据权利要求1所述的DA改性溶液，其特征在于：将DA溶解于pH＝8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，DA浓度为0.5-5g/L；
4.根据权利要求1所述的PAM水溶液，其特征在于：PAM浓度为0.5-5g/L；
5.根据权利要求1所述的PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜，其特征在于：常温条件下，第一步反应时间为30-120min，第二步反应时间为5-30min；
6.根据权利要求1所述的PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜，其特征在于：以PDA作为中间涂层，PAM间接的均匀接枝在反渗透膜表面，显著提高了反渗透膜的亲水性；
7.根据权利要求1所述的PDA-PAM接枝改性的亲水性反渗透膜，其特征在于：PDA-PAM的接枝改性有效减少了污染物和细菌在膜表面的吸附和沉积，提高了反渗透膜的抗污染能力和抗菌能力。
CN201711389748.5A 2017-12-21 2017-12-21 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法 Pending CN108043237A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389748.5A CN108043237A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711389748.5A CN108043237A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108043237A true CN108043237A (zh) 2018-05-18

Family

ID=62130823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711389748.5A Pending CN108043237A (zh) 2017-12-21 2017-12-21 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108043237A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109482149A (zh) * 2019-01-10 2019-03-19 海南省辐射环境监测站 一种新型VOCs吸附材料及其对VOCs的吸附
CN111054215A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 天津天元新材料科技有限公司 一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法
CN114669197A (zh) * 2022-03-17 2022-06-28 山东大学 一种抗有机物污染和微生物粘附的改性聚酰胺复合膜的制备方法
CN114768556A (zh) * 2022-04-13 2022-07-22 晋能控股煤业集团有限公司 Pda-pei改性膜的制备方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004243198A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Toray Ind Inc 複合半透膜および下水処理方法
CN102149450A (zh) * 2008-07-10 2011-08-10 德克萨斯州立大学董事会 具有改进的耐粘污性的水净化膜
CN103480278A (zh) * 2013-09-06 2014-01-01 烟台绿水赋膜材料有限公司 一种抗污染亲水性分离膜的制备方法及应用
CN105492109A (zh) * 2013-10-04 2016-04-13 Lg电子株式会社 表面改性分离膜和分离膜的表面改性方法
CN107213803A (zh) * 2017-05-08 2017-09-29 武汉理工大学 一种聚偏氟乙烯膜表面接枝涂覆复合改性方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004243198A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Toray Ind Inc 複合半透膜および下水処理方法
CN102149450A (zh) * 2008-07-10 2011-08-10 德克萨斯州立大学董事会 具有改进的耐粘污性的水净化膜
CN103480278A (zh) * 2013-09-06 2014-01-01 烟台绿水赋膜材料有限公司 一种抗污染亲水性分离膜的制备方法及应用
CN105492109A (zh) * 2013-10-04 2016-04-13 Lg电子株式会社 表面改性分离膜和分离膜的表面改性方法
CN107213803A (zh) * 2017-05-08 2017-09-29 武汉理工大学 一种聚偏氟乙烯膜表面接枝涂覆复合改性方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIJAY P.TRIPATHI ET AL.: "《Thermo responsive ultrafiltration membranes of grafted poly(N-isopropyl acrylamide) via polydopamine》", 《RSC ADVANCES》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111054215A (zh) * 2018-10-16 2020-04-24 天津天元新材料科技有限公司 一种增强复合反渗透膜耐污染性的方法
CN109482149A (zh) * 2019-01-10 2019-03-19 海南省辐射环境监测站 一种新型VOCs吸附材料及其对VOCs的吸附
CN114669197A (zh) * 2022-03-17 2022-06-28 山东大学 一种抗有机物污染和微生物粘附的改性聚酰胺复合膜的制备方法
CN114768556A (zh) * 2022-04-13 2022-07-22 晋能控股煤业集团有限公司 Pda-pei改性膜的制备方法及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108043237A (zh) 一种pda-pam接枝改性的亲水性反渗透膜及其制备方法
Xu et al. Development of an antibacterial copper (II)-chelated polyacrylonitrile ultrafiltration membrane
JP6130791B2 (ja) 浄水用のナノファイバ精密ろ過膜の官能化
US20130180917A1 (en) High flux microfiltration membranes with virus and metal ion adsorption capability for liquid purification
CN106215717B (zh) 一种复合pvdf超滤膜的制备方法
CN107243262B (zh) 一种高通量抗污染聚酰胺复合反渗透膜及其制备方法
CN104785131B (zh) 一种聚乙烯吡咯烷酮表面改性的反渗透膜及其制备方法
CN110665377B (zh) 一种高通量抗污染反渗透膜及其制备方法
Wang et al. Fabrication of non-woven composite membrane by chitosan coating for resisting the adsorption of proteins and the adhesion of bacteria
Liu et al. High-hydrophilic and salt rejecting PA-g/co-PVP RO membrane via bionic sand-fixing grass for pharmaceutical wastewater treatment
CN107983158B (zh) 一种抗菌复合纳滤膜及其制备方法
Karatas et al. A review on dendrimers in preparation and modification of membranes: Progress, applications, and challenges
CN106268362B (zh) 一种抗菌复合膜的制备方法及其由该方法制备的抗菌复合膜以及其在水处理领域中的应用
Liu et al. Polytetrafluoroethylene (PTFE) hollow fibers modified by hydrophilic crosslinking network (HCN) for robust resistance to fouling and harsh chemical cleaning
CN115090130A (zh) 含硅胶纳米颗粒中间层的纳滤膜及其制备方法
JPH03186326A (ja) 濃厚溶質の分離のために処理した複合ポリアミド膜
CN109876674A (zh) 一种高通量抗生物污染反渗透膜的制备方法
Yu et al. Preparation of highly permeable and selective nanofiltration membranes with antifouling properties by introducing the capsaicin derivative into polyamide thin selective layer by bidirectional interfacial polymerization
CN110449044A (zh) 一种基于构建多重网络结构的高性能纳滤膜的制备方法
Gao et al. Robust loose nanofiltration membrane with fast solute transfer for dye/salt separation
JP7210616B2 (ja) 耐汚染性逆浸透分離膜、その製造方法およびこれを含む耐汚染性逆浸透モジュール
CN110354682A (zh) 一种抗生物污染反渗透膜及其制备方法和应用
Darzipour et al. Antibacterial dynamic membranes loaded by cephalexin/amine-functionalized SBA_15 for Pb (II) ions removal
CN108043233A (zh) 一种耐氧化聚酰胺反渗透膜及其制备方法和应用
CN115624869A (zh) 一种石墨烯量子点抗菌吸附静电纺纳滤膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180518

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication