CN108499376A - 一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 - Google Patents
一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108499376A CN108499376A CN201810238302.0A CN201810238302A CN108499376A CN 108499376 A CN108499376 A CN 108499376A CN 201810238302 A CN201810238302 A CN 201810238302A CN 108499376 A CN108499376 A CN 108499376A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyacrylonitrile
- film
- based membrane
- hydrophilic modifying
- hydrophilic
- 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
Links
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 36
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 210000002469 basement membrane Anatomy 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 claims description 32
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 22
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 9
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 8
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 7
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 7
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 7
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- MHABMANUFPZXEB-UHFFFAOYSA-N O-demethyl-aloesaponarin I Natural products O=C1C2=CC=CC(O)=C2C(=O)C2=C1C=C(O)C(C(O)=O)=C2C MHABMANUFPZXEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 abstract 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 30
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 11
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 11
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 6
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 6
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical group CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 2
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229960000074 biopharmaceutical Drugs 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N chlorotrimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)Cl IJOOHPMOJXWVHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L lead(II) chloride Chemical compound Cl[Pb]Cl HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
- B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters
- B01D71/42—Polymers of nitriles, e.g. polyacrylonitrile
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- 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
- B01D67/0009—Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
- B01D67/0013—Casting processes
-
- 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
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/36—Hydrophilic membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种新型共混亲水膜的制备方法来解决膜亲水性不足问题，以得到性能良好的亲水膜。本发明的技术构思是通过在聚丙烯腈材料中共混磺化高分子材料以提升亲水性，将共混后的聚合物溶液涂覆与玻璃板上，最后将载有溶液的玻璃板浸入凝固浴中致其相变成膜。该方法通过在铸膜液中增加亲水性基团，实现了永久性的亲水性改良，实现亲水性的可控调节。本发明不使用任何添加剂，不采用任何后处理手段，提升了膜的亲水性，增加了水通量。通过对基膜的改性，改善了基膜与选择层的结合性，提升了选择层的截留性能和通量。制备工艺简单成本低廉，制得的亲水膜具有较大水通量和较高截留率。
Description
技术领域
本发明涉及水处理用膜材料的改性方法，具体地说是一种新型的亲水性聚丙烯腈超滤膜共混改性方法。
背景技术
超滤是一种以压差为动力的绿色分离技术，由于具有无相分离、操作简单、能耗低、处理效果好等优点，在食品工业，生物制药，水处理等工业领域得到广泛应用。但由于常用超滤膜材料均为疏水性高分子聚合物，易被有机物尤其是蛋白质污染，导致膜寿命降低，限制了超滤的进一步广泛应用。
目前常用膜材料中，聚丙烯腈具有良好的热稳定性，化学稳定性，耐辐射性和优异的机械性能，受到较多关注。但由于其表面能低，制得的膜亲水性差，在水处理过程中易被水中的杂质污染，使膜水通量减小且不能恢复。已知可通过物理和化学手段来改善膜的抗污染性。目前改性方法主要可分为膜表面改性和膜材料改性两大类。
膜材料改性可以分为膜材料化学改性和共混改性，使用较多的是共混改性。共混改性操作简单，亲水性基团不易脱落，便于大规模推广。共混法可以加入亲水性聚合物和无机纳米颗粒进行改性，之前研究较多的是加入亲水性无机纳米颗粒，使膜亲水性有所提高，但同时往往使聚丙烯腈膜的力学性能有所下降。加入亲水性聚合物能增加膜的亲水性，同时改善膜的断面结构，是近来研究热点。
不同高分子聚合物共混操作简单，性能优异，但存在不同聚合物相容性较差，导致膜机械性能下降等缺点。
发明内容
本发明目的是为了解决现有聚丙烯腈膜亲水性不足的问题，将磺化聚醚腈（SPEB）和聚丙烯腈（PAN）共混制备永久亲水性的聚丙烯腈共混膜。
本发明的第一个方面，提供了：
一种亲水改性聚丙烯腈分离膜，包括如下组分：聚丙烯腈、磺化聚醚腈、添加剂，重量比是10～20:1～5:12～18。
在一个实施例中，所述的添加剂选自聚乙二醇或者聚乙烯基吡咯烷酮。
在一个实施例中，所述的聚乙二醇的分子量范围是200～400。
本发明的第二个方面，提供了：
一种亲水改性聚丙烯腈分离膜的制备方法，包括如下步骤：
第1步，配制铸膜液：按重量百分比将聚丙烯腈11～16%、磺化聚醚腈0.5～4%、添加剂14～16%、溶剂68～72%混合均匀后，作为铸膜液；
第2步，将铸膜液通过相转化的方法制备得到分离膜。
在一个实施例中，所述的溶剂选自二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种或几种的混合。
在一个实施例中，所述的添加剂选自聚乙二醇（PEG）或者聚乙烯基吡咯烷酮。
在一个实施例中，所述的聚乙二醇的分子量范围是200～400。
在一个实施例中，相转化的方法中的凝固浴是水，凝固浴温度是20～30℃。
本发明的第三个方面，提供了：
上述的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于液体过滤中的应用。
在一个实施例中，所述的液体过滤是水相溶液。
本发明的第四个方面，提供了：
磺化聚醚腈在用于提高聚丙烯腈分离膜的亲水性、孔隙率或者水通量以及降低表面粗糙度中的应用。
本发明的第五个方面，提供了：
上述的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于纳滤膜的基膜中的用途。
有益效果
本发明在充分实验的基础上，公开了一种超亲水性聚丙烯腈超滤膜，其主要成分为聚丙烯腈，磺化聚醚腈和添加剂；提出并实现了以磺化基团为亲水性组分、次要聚合物添加剂调节均匀分散的组分，形成聚丙烯腈/磺化聚醚腈/添加剂共混超滤膜。磺化基团具有较强亲水性，分散在膜内使膜具有亲水性，同时添加剂的存在提高了聚丙烯腈膜的力学强度；添加剂和聚丙烯腈能相容或部分相容，在膜内有良好的稳定性，且和聚丙烯腈有较强作用力(包括氢键作用等)，能使磺化基团均匀分布在膜断面，使整个膜断面均具有较好的亲水性和抗污染性。
附图说明
图1是PAN/SPEB/PEG/DMF 15/0/15/70铸膜液制备得到的聚丙烯腈膜断面电镜照片。
图2是PAN/SPEB/PEG/DMF 14/1/15/70铸膜液制备得到的改性聚丙烯腈膜断面电镜照片。
图3是PAN/SPEB/PEG/DMF 13/2/15/70铸膜液制备得到的改性聚丙烯腈膜断面电镜照片。
图4是PAN/SPEB/PEG/DMF 12/3/15/70铸膜液制备得到的改性聚丙烯腈膜断面电镜照片。
图5是PAN/SPEB/PEG/DMF11.5/3.5/15/70铸膜液制备得到的改性聚丙烯腈膜断面电镜照片。
图6是不同条件下制备的分离膜的热重曲线图。
图7 是PAN/SPEB/PEG/DMF15/0/15/7，PAN/SPEB/PEG/DMF 14/1/15/70，PAN/SPEB/PEG/DMF 12/3/15/70光学显微镜下相变过程图。
图 8 是实施例1和对照例1及其制备的PEI膜的Zeta电位图。
图9 是对照例1制备膜的原子力显微镜（AFM）图。
图10是实施例3制备膜的原子力显微镜（AFM）图。
具体实施方式
对照例1
PAN/SPEB/PEG/DMF 15/0/15/70制膜液制备聚丙烯腈膜
（1）将聚丙烯腈、PEG200、二甲基甲酰胺按照重量比15/15/70，在室温下机械搅拌48h，待其完全溶解后，静置12h进行脱泡，得到铸膜液。
（2）先在玻璃板上倒上铸膜液，使用150μm厚度的刮刀在玻璃板上以1m/s的速度，刮涂铸膜液，之后置于空气中暴露30秒。
（3）将玻璃板浸入凝固浴为水中致其相变成膜，凝固浴温度为25℃。
实施例1
PAN/SPEB/PEG/DMF 14/1/15/70制膜液制备改性聚丙烯腈膜
（1）将聚丙烯腈、磺化聚醚砜、PEG200、二甲基甲酰胺按照重量比14/1/15/70，在室温下机械搅拌48h，待其完全溶解后，静置12h进行脱泡，得到铸膜液。
（2）先在玻璃板上倒上铸膜液，使用150μm厚度的刮刀在玻璃板上以1m/s的速度，刮涂铸膜液，之后置于空气中暴露30秒。
（3）将玻璃板浸入凝固浴为水中致其相变成膜，凝固浴温度为25℃。
实施例2
PAN/SPEB/PEG/DMF 13/2/15/70制膜液制备改性聚丙烯腈膜
（1）将聚丙烯腈、磺化聚醚砜、PEG200、二甲基甲酰胺按照重量比13/2/15/70，在室温下机械搅拌48h，待其完全溶解后，静置12h进行脱泡，得到铸膜液。
（2）先在玻璃板上倒上铸膜液，使用150μm厚度的刮刀在玻璃板上以1m/s的速度，刮涂铸膜液，之后置于空气中暴露30秒。
（3）将玻璃板浸入凝固浴为水中致其相变成膜，凝固浴温度为25℃。
实施例3
PAN/SPEB/PEG/DMF 12/3/15/70制膜液制备改性聚丙烯腈膜
（1）将聚丙烯腈、磺化聚醚砜、PEG200、二甲基甲酰胺按照重量比12/3/15/70，在室温下机械搅拌48h，待其完全溶解后，静置12h进行脱泡，得到铸膜液。
（2）先在玻璃板上倒上铸膜液，使用150μm厚度的刮刀在玻璃板上以1m/s的速度，刮涂铸膜液，之后置于空气中暴露30秒。
（3）将玻璃板浸入凝固浴为水中致其相变成膜，凝固浴温度为25℃。
实施例4
PAN/SPEB/PEG/DMF11.5/3.5/15/70制膜液制备改性聚丙烯腈膜
（1）将聚丙烯腈、磺化聚醚砜、PEG200、二甲基甲酰胺按照重量比11.5/3.5/15/70，在室温下机械搅拌48h，待其完全溶解后，静置12h进行脱泡，得到铸膜液。
（2）先在玻璃板上倒上铸膜液，使用150μm厚度的刮刀在玻璃板上以1m/s的速度，刮涂铸膜液，之后置于空气中暴露30秒。
（3）将玻璃板浸入凝固浴为水中致其相变成膜，凝固浴温度为25℃。
表征试验
1.采用排水法对上述的对照例和实施例制备得到的聚丙烯腈膜进行孔隙率的表征
2.采用Drop Meter A100P接触角测试仪对聚丙烯腈膜进行接触角的表征
3.在25℃、0.1MPa条件下测定聚丙烯腈膜的水通量
4.SEM和热重表征
5.将上述制备的共混与未共混分离膜作为基层，在其表面通过界面聚合的方式覆上选择分离层，并用于无机盐溶液的截留试验。其中，界面聚合层的制备方法是：
配制2wt%的聚乙烯亚胺（PEI）水相溶液，搅拌，直至完全溶解，作为第一相；
配制0. 1 wt %的均苯三甲酰氯有机相溶液，有机溶剂为正己烷，作为第二相；
将聚酰亚胺基膜固定在界面聚合装置上，倒入一定量的第一相溶液浸没膜表面，使其与表面接触120秒，取出，然后用橡胶辊滚压聚酰亚胺支撑膜，去除多余的溶液，倒入等量的第二相，浸泡60秒，待反应完成后用正己烷溶液冲洗表面，去除多余的反应物然后保存在纯水中待用。
6.无机盐溶液的截留实验中，所采用的无机盐分别是CdCl2、MgCl2、CaCl2、PbCl2、NiCl2，浓度为1000ppm，截留实验常温操作，压力6bar。
7.光学显微镜下观察相变过程。
8.对对照例1和实施例1以及它们作为基膜上述的界面聚合法制备的PEI分离膜进行Zeta电位表征。
9.采用原子力显微镜对对照例1和实施例1中制备的膜进行表征。
表征结果如下
从上表中可以看出，通过在聚丙烯腈膜中共混磺化聚醚砜，可以利用磺化聚醚砜的磺酸基团提高膜的亲水性和水通量，同时也提高了膜的孔隙率；另外，磺化聚醚砜也与聚丙烯腈之间具有较好的相容性，使得两种聚合物的分散性得到提高。
电镜表征结果如图1～5所示，从图中可以看出，图1中的未加入磺化聚醚砜的聚丙烯腈膜具有明显的指状孔结构，但是由于其亲水性差，导致了水通量较小，图2～4中的共混了磺化聚醚砜的聚丙烯腈膜，由于磺化聚醚砜的作用，使膜层断面只存在有海棉状孔，同时由于磺化基团具有的亲水性，使聚丙烯腈膜的水通量得到了提高，并降低了水的接触角。
通过图5中的热重曲线两个玻璃化转变温度不同的聚合物通过在完全共混相容的情况下只会出现一个玻璃化转变温度。由图5可以看出这两种聚合物完全共混相容。并且通过共混相容两种聚合物提升了热力学性能。
选择分离膜的无机盐的截留率实验结果如下表所示：
从表中可以看出，通过采用共混膜作为基膜，制备得到的纳滤膜对于无机盐具有较高的截留率，而采用聚丙烯腈膜作为基膜，其对离子的截留率较小。因此，将本发明提供的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于纳滤膜的基膜中的应用时，能够起到提高对无机盐截留率的作用。通过对基膜的改性，改善了基膜与选择层的结合性，提升了选择层的截留性能和通量。
图7是通过在光学显微镜下观察相变过程，每一列分别代表第0s、1s、3s时间，每一行从上到下分别代表磺化聚醚砜0%、1%、3%共混量的膜，对比发现共混磺化聚合物的溶液的致密层厚度增加，相变过程延缓。
从图8的a)和b)对比可以看出，a)中是未共混的基膜及其制备的PEI分离层的Zeta电位图，而b)中是共混膜作为基膜及其制备的PEI分离膜的Zeta电位膜，共混后的基膜和界面聚合后的膜的正电性增强，由负电性向中性膜转变。基膜由全负电到等电点为3.71，界面聚合后的基膜等电点由4.23向右位移到6.21。因此，将本发明提供的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于纳滤膜的基膜中的应用时，能够起到提高分离PEI膜正电性的作用。
由图9可以看出对照例1制备的膜的表面粗糙度明显小于图10中实施例3制备得到的共混膜，通过共混磺化聚合物基膜的表面粗糙度明显下降，较为光滑的表面利于界面聚合层的形成。由于在膜分离过程中，膜表面的粗糙度过高容易导致污染物的积累，因此，光滑的表面有助于降低膜污染的形成。
Claims (10)
1.一种亲水改性聚丙烯腈分离膜，其特征在于，包括如下组分：聚丙烯腈、磺化聚醚腈、添加剂，重量比是10～20:1～5:12～18。
2.根据权利要求1所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜，其特征在于，所述的添加剂选自聚乙二醇或者聚乙烯基吡咯烷酮。
3.根据权利要求1所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量范围是200～400。
4.一种亲水改性聚丙烯腈分离膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步，配制铸膜液：按重量百分比将聚丙烯腈11～16%、磺化聚醚腈0.5～4%、添加剂14～16%、溶剂68～72%混合均匀后，作为铸膜液；
第2步，将铸膜液通过相转化的方法制备得到分离膜。
5.根据权利要求4所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAC）、N- 甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求4所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜的制备方法，其特征在于，所述的添加剂选自聚乙二醇（PEG）或者聚乙烯基吡咯烷酮。
7.根据权利要求4所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的分子量范围是200～400；相转化的方法中的凝固浴是水，凝固浴温度是20～30℃。
8.权利要求1～3任一项所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于液体过滤中的应用。
9.磺化聚醚腈在用于提高聚丙烯腈分离膜的亲水性、孔隙率或者水通量以及降低表面粗糙度中的应用。
10.权利要求1～3任一项所述的亲水改性聚丙烯腈分离膜在用于纳滤膜的基膜中的用途。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810238302.0A CN108499376A (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810238302.0A CN108499376A (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108499376A true CN108499376A (zh) | 2018-09-07 |
Family
ID=63378006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810238302.0A Pending CN108499376A (zh) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | 一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108499376A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112973451A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有微纳复合网络孔结构的聚合物微滤膜及其制备方法和应用 |
| CN114715977A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-08 | 南通大学 | 一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5728388A (en) * | 1989-10-03 | 1998-03-17 | Terman; David S. | Method of cancer treatment |
| CN101016375A (zh) * | 2007-02-05 | 2007-08-15 | 大连理工大学 | 二氮杂萘联苯型磺化聚芳醚腈电解质膜材料制备法 |
| CN101069818A (zh) * | 2007-03-14 | 2007-11-14 | 天津森诺过滤技术有限公司 | 增强毛细管膜及其制备方法 |
| CN101203554A (zh) * | 2005-06-20 | 2008-06-18 | 西门子水技术公司 | 聚合物膜的交联处理 |
| CN101238602A (zh) * | 2005-07-15 | 2008-08-06 | 捷时雅株式会社 | 固体高分子型燃料电池用电极电解质 |
| CN101544759A (zh) * | 2009-04-29 | 2009-09-30 | 天津师范大学 | 一种无规磺化聚芳香(硫)醚的高效制备方法 |
| CN101580591A (zh) * | 2009-06-23 | 2009-11-18 | 天津师范大学 | 无水条件下制备芳香亲核取代聚合物的方法 |
| CN101619163A (zh) * | 2009-07-30 | 2010-01-06 | 天津砚津科技有限公司 | 新型可交联质子交换膜材料 |
| CN102350230A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 南京中医药大学 | 一种去除热原的大孔径复合超滤膜及其制备方法和应用 |
| 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 |
| CN104524995A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 大连理工大学 | 一种稳态结构分离膜及其制备方法 |
| CN106474942A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 中空纤维超滤膜的制备方法 |
| CN107469640A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-15 | 大连理工大学 | 一种高气体渗透性炭膜的制备方法 |
-
2018
- 2018-03-22 CN CN201810238302.0A patent/CN108499376A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5728388A (en) * | 1989-10-03 | 1998-03-17 | Terman; David S. | Method of cancer treatment |
| CN101203554A (zh) * | 2005-06-20 | 2008-06-18 | 西门子水技术公司 | 聚合物膜的交联处理 |
| CN101238602A (zh) * | 2005-07-15 | 2008-08-06 | 捷时雅株式会社 | 固体高分子型燃料电池用电极电解质 |
| CN101016375A (zh) * | 2007-02-05 | 2007-08-15 | 大连理工大学 | 二氮杂萘联苯型磺化聚芳醚腈电解质膜材料制备法 |
| CN101069818A (zh) * | 2007-03-14 | 2007-11-14 | 天津森诺过滤技术有限公司 | 增强毛细管膜及其制备方法 |
| CN101544759A (zh) * | 2009-04-29 | 2009-09-30 | 天津师范大学 | 一种无规磺化聚芳香(硫)醚的高效制备方法 |
| CN101580591A (zh) * | 2009-06-23 | 2009-11-18 | 天津师范大学 | 无水条件下制备芳香亲核取代聚合物的方法 |
| CN101619163A (zh) * | 2009-07-30 | 2010-01-06 | 天津砚津科技有限公司 | 新型可交联质子交换膜材料 |
| CN102350230A (zh) * | 2011-07-11 | 2012-02-15 | 南京中医药大学 | 一种去除热原的大孔径复合超滤膜及其制备方法和应用 |
| 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 |
| CN104524995A (zh) * | 2014-12-23 | 2015-04-22 | 大连理工大学 | 一种稳态结构分离膜及其制备方法 |
| CN106474942A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 中空纤维超滤膜的制备方法 |
| CN107469640A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-12-15 | 大连理工大学 | 一种高气体渗透性炭膜的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 徐志康等: "《中国战略性新兴产业-新材料 高性能分离膜材料》", 31 December 2017 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112973451A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有微纳复合网络孔结构的聚合物微滤膜及其制备方法和应用 |
| CN114715977A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-08 | 南通大学 | 一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用 |
| CN114715977B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-02-24 | 南通大学 | 一种用于水处理的POMs改性膜及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109316981A (zh) | 一种具有破乳功能的超亲水聚合物膜的制备方法 | |
| Tao et al. | Hydrophilic poly (vinylidene fluoride)(PVDF) membrane by in situ polymerisation of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and micro-phase separation | |
| CN109092087B (zh) | 一种氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜及其制备方法 | |
| JP4406713B2 (ja) | 親水性表面を有するポリマー膜及びポリマー物品とその作製方法 | |
| CN105771703B (zh) | 一种聚醚砜基复合正渗透膜的制备方法 | |
| CN109119572A (zh) | 聚酰亚胺锂电池隔膜及其制备方法以及包含该隔膜的锂电池 | |
| Vatanpour et al. | Preparation, characterization and performance evaluation of ZnO deposited polyethylene ultrafiltration membranes for dye and protein separation | |
| CN104056557B (zh) | 一种同时改善通透性和选择性的聚醚砜超滤膜的制备方法 | |
| CN112870985B (zh) | 一种原位聚合离子交联固定纳米粒子制备pvdf超双亲油水分离膜的方法及所制备的膜 | |
| Wang et al. | Enhanced antifouling performance of hybrid PVDF ultrafiltration membrane with the dual-mode SiO2-g-PDMS nanoparticles | |
| CN110452535A (zh) | 一种疏水性聚酰亚胺材料及其制备方法与有机电致发光二极管 | |
| CN108499376A (zh) | 一种亲水改性聚丙烯腈分离膜、制备方法及应用 | |
| CN107970789B (zh) | 具有微纳米结构表面功能层的疏水膜及其制备方法 | |
| CN109012214A (zh) | 一种基于化学成孔制备高通透性超滤膜的方法 | |
| CN104437121A (zh) | PEO-b-PMMA改性PVDF超滤膜及其制备方法 | |
| Gao et al. | Superhydrophilic polyethersulfone (PES) membranes with high scale inhibition properties obtained through bionic mineralization and RTIPS | |
| CN106582324A (zh) | 一种纳米银/二氧化硅核壳掺杂pvdf超滤膜的制备方法 | |
| CN106345309A (zh) | 一种pvdf有机膜改性方法 | |
| CN101259386A (zh) | 抗蛋白质污染的磷脂改性聚醚砜超滤膜及制备方法 | |
| CN114225709B (zh) | 固定原位生长银纳米粒子的超双亲油水分离膜的制备方法 | |
| CN110732248B (zh) | 一种磺化聚砜共混tb超滤膜、制备方法及其应用 | |
| CN101596419B (zh) | 聚偏氟乙烯/液晶共混微孔膜及其制备方法 | |
| Liu et al. | Effects of additive dosage and coagulation bath pH on amphoteric fluorocarbon special surfactant (FS-50) blend PVDF membranes | |
| Pacharasakoolchai et al. | Improved permeation performance and fouling-resistance of Poly (vinyl chloride)/Polycarbonate blend membrane with added Pluronic F127. | |
| Liu et al. | Effects of non-solvent additives on PVDF solution viscosity and membrane performance |
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 |