CN108940238B - 一种高效吸附重金属的聚醚砜功能分离膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高效吸附重金属的聚醚砜功能分离膜的制备方法，其主要是首先为提高聚醚砜的氯乙酰化接枝率，对聚醚砜进行两次氯乙酰化处理，之后在80～85℃下氯乙酰化聚醚砜与配制的3‑氨基丙基三甲氧基硅烷和二乙烯三胺五乙酸有机溶液在N,N‑二甲基乙酰胺溶剂中进行化学键合反应，继而应用相转移技术制备了载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜分离膜。本发明实施简便、对人体健康危害小，通过化学接枝的方法制备的新型聚醚砜功能分离膜具有稳定的亲水层，接枝的氨基羧酸螯合基团稳定、不易脱落和浸出流失，能实现对水体中重金属污染物的高效去除，并且重复利用性能良好，在重金属废水污染处置领域具有广阔的应用前景。

Description

一种高效吸附重金属的聚醚砜功能分离膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚醚砜功能分离膜的制备方法。
背景技术
近些年来，随着国家经济的迅猛增长，客观上要求工业发展、智能制造等行业的进步提升需与其步调一致，以电力、冶金、精密制造、石油化工、纺织、火电为代表的工业领域用水量急剧增加，致使含重金属污染物的废水排放量增大，造成了较为严重的重金属水污染。水体中铅、铜、汞、镍、镉等重金属污染物形态易变、不能被微生物降解，但能通过食物链传递，且易于在生物体内蓄积和富集，继而对环境生物和人体健康造成严重危害。因此，水环境重金属污染的有效防治是世界各国高度关注的环境问题。
废水中不同存在形态的重金属污染物可经由化学沉淀、化学混凝、化学还原、电化学还原、生物吸附、溶剂萃取、离子交换和吸附、膜分离等处置工序实现有效处理。当然，也应考虑到重金属的实际处置情况，将上述技术综合使用。在上面所述技术中，膜分离技术具有高效、节能、环保、无相变等突出优点，其能有效实现微粒级别到离子级别的截留过滤，其在组分分离、浓缩和纯化、以及水处理等领域有广阔的应用前景，故而膜分离技术用于水体重金属污染的治理日益受到关注。基于聚合物和胶束增强微超滤、离子交换膜电渗析和双极膜电渗析、纳滤和反渗透膜技术存在投资大、运行成本高、污染物需二次处置等问题，出水量大、能耗低的微滤和超滤膜系统备受推崇，但其常规系统不能有效实现对水环境中水溶性重金属污染物的截留去除。若将对重金属具有螯合配位作用的官能基团接枝或共混到微滤和超滤分离膜中，制备载带对重金属离子有优良吸附性能的改性微滤或超滤功能分离膜，将极大提升重金属的处置性能，继而有效实现水环境中重金属污染物的截留去除。
为有效提升聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚砜等材质微滤分离膜吸附去除重金属的性能，可借助物理共混、化学接枝、等离子诱导等技术，将二乙烯三胺五乙酸和乙二胺四乙酸类别的多氨基羧酸、乙二胺四亚叉膦酸类别的多氨基膦酸，以及树枝状胺-胺等对重金属有高吸附效能的官能基团载入分离膜中，国内外学者为此开展了大量研究。在分离膜表面接枝或在分离膜中物理共混多氨基羧酸、树枝状胺官能基团，虽然实现了水中游离态和部分有机络合态重金属的去除，但其对有机络合态重金属污染物的吸附处置性能尚需提高。此外，物理共混技术易使分离膜孔径变小，致使其过水通量下降，而且应用物理共混技术制备的功能分离膜还会存在螯合官能基团易于浸出损失的缺陷。
在众多高分子材质的微滤分离膜中，聚醚砜分离膜具有优良的耐热性能、电绝缘性能、机械性能和综合物理化学性能，其可在较高环境下长时间使用，并且在温度急剧变化的环境中仍能性能稳定，故而其在水处理工程中的应用日益广泛。但常规聚醚砜分离膜对水溶性的重金属基本无去除作用，因而限制了其在重金属污染治理领域中的应用。通过化学接枝的方法将具有离子吸附和交换作用的氨基官能基团引入到聚醚砜基膜中，能有效实现重金属污染物的吸附去除。公开号为CN 103041719 A的专利提及以三氯甲烷、聚醚砜、氯乙酰氯、无水氯化铝、无水乙醇、N,N-二甲基乙酰胺和二乙烯三胺为主要试剂，首先在三氯甲烷溶剂中，借助无水氯化铝的催化作用，使聚醚砜发生氯乙酰化反应，然后在N,N-二甲基乙酰胺溶剂中，使氯乙酰化的聚醚砜与二乙烯三胺反应发生共价键合作用，将具有螯合配位作用的多乙烯胺官能基团引入聚醚砜分子链中，再通过物理共混/相转移技术制备多氨基官能基团的聚醚砜阴离子交换膜。应用该专利技术制备的氯乙酰氯-二乙烯三胺-聚醚砜对Cu(II)和磷酸盐有较好的吸附效果，但其对Pb(II)、Ni(II)和Cd(II)等一类重金属污染物的吸附去除作用有限。专利CN 106823824 A三氯甲烷、氯乙酰氯、无水氯化铝、N,N-二甲基乙酰胺、四乙烯五胺、甲醇、三乙胺、多聚甲醛和亚磷酸为主要试剂，首先对聚醚砜进行氯乙酰化和胺化处理，继而制备了氯乙酰氯-四乙烯五胺-聚醚砜阴离子交换膜；最后对此阴离子交换膜进行膦酸化改性处理，制备载带多氨基膦酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。应用该专利技术制备的制备的聚醚砜功能分离膜的螯合官能基团稳定性好，但其接枝率不高，对重金属的吸附去除效果欠佳。此外，也有研究以三氯甲烷、氯乙酰氯、无水氯化铝、N,N-二甲基乙酰胺、二乙烯三胺、甲醇、三乙胺、多聚甲醛和亚磷酸为主要试剂，采用氯乙酰化、胺化和膦酸化工序，制备了载带多氨基膦酸官能基团的聚醚砜功能分离膜，但该分离膜对重金属亲和性弱，其吸附去除重金属的效能与工程应用需要差距大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实施简便、对人体健康危害小、能高效去除水体中各形态重金属污染物的高效吸附重金属的聚醚砜功能分离膜的制备方法。本发明首先以三氯甲烷为溶剂，经两次氯乙酰化过程制备高接枝率的氯乙酰化聚醚砜；之后在二甲基亚砜中制备3-氨基丙基三甲氧基硅烷与二乙烯三胺五乙酸的混合有机溶液；随后使氯乙酰化聚醚砜和3-氨基丙基三甲氧基硅烷与二乙烯三胺五乙酸有机溶液在N,N-二甲基乙酰胺溶剂中进行化学键合反应，最后应用相转移技术制备了载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜分离膜。
本发明的制备方法如下：
1、一种载有对重金属离子有优异吸附性能的二乙烯三胺五乙酸螯合基团的聚醚砜功能分离膜制备方法，其特征在于：
(1)聚醚砜氯乙酰化处理：
①所用化学原料：
聚醚砜氯乙酰化处理所用化学原料有氯仿、聚醚砜粉末、氯乙酰氯、无水三氯化铝、结晶四氯化锡、无水乙醇、去离子水，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：氯仿：聚醚砜粉末：氯乙酰氯：结晶四氯化锡：无水三氯化铝：无水乙醇：去离子水＝110～115：4：3～5：1：1：150：100；
②聚醚砜初次氯乙酰化的处理：
a、首先将1/2体积的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气5～10min后，室温下将1/2体积的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液10～15min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20～25min，超声水浴温度为25～35℃；
b、三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中三口圆底烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将1/6体积的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份1/6体积的无水乙醇和1/4体积的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度60～70℃，烘干时间8～9h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
③聚醚砜二次氯乙酰化的处理：
a、将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余1/2体积的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将磁力搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气5～10min后，室温下将剩余1/2体积的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液10～15min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20～25min，超声水浴温度为25～35℃；
b、溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
c、待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份1/6体积的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份1/4体积的去离子水和第四份1/6体积的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的1/3体积的无水乙醇和1/2体积的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为60～70℃的烘箱中烘干，烘干时间为8～9h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
(2)氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液配制：
①所用化学原料：
步骤(1)制得的二次氯乙酰化聚醚砜固体、N,N-二甲基乙酰胺，两种化学原料的用量有如下质量比例关系：步骤(1)制得的二次氯乙酰化聚醚砜固体：N,N-二甲基乙酰胺＝0.8～1：4～5；
②制备过程：
将烘干处理的氯乙酰化聚醚砜固体和N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为40～50℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
(3)二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液制备：
①所用化学原料：
二乙烯三胺五乙酸、二甲基亚砜、3-氨基丙基三甲氧基硅烷，3-氨基丙基三甲氧基硅烷的质量浓度为99％，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：二乙烯三胺五乙酸：二甲基亚砜：3-氨基丙基三甲氧基硅烷＝1：2.5～5：1～1.5；
②制备过程：
首先将二乙烯三胺五乙酸加入到盛有二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为60～70℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节磁力搅拌器温度为80～85℃，继续磁力搅拌溶液4h，得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
(4)载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜分离膜制备：
①所用化学原料：
步骤(2)所制氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液、步骤(3)所制二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液、质量浓度为5％的醋酸水溶液和质量浓度为1％的碳酸钠水溶液，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：氯乙酰化聚醚砜有机溶液：二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液：醋酸水溶液：碳酸钠水溶液＝8～10：3～5：1：50；
②制备过程：
a、首先将步骤(2)配制的氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入步骤(3)制备的二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为80～85℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
b、取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚20～40s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为40～50℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、实施简便，实施过程对环境危害和人身健康损害小；
2、在聚醚砜分子链上化学接枝了3-氨基丙基三甲氧基硅烷和二乙烯三胺五乙酸分子，使分离膜接枝载有多氨基羧酸螯合配体，有效改善了聚醚砜分离膜的亲水性能，极大提升了其对重金属离子的吸附去除效能；
3、制备的聚醚砜功能分离膜的水通量大，化学接枝载入的螯合基团稳定、不易脱落和浸出损失，该分离膜对重金属的吸附截留效能优异，其在重金属废水污染处置领域的应用前景广阔。
附图说明：
图1是本发明实施例1制备的改性聚醚砜分离膜对Cu2+、Ni2+、Pb2+、Fe3+、Cr3+和Cd2+六种目标污染物去除的实验结果图。
图2是本发明实施例1制备的改性聚醚砜分离膜吸附量和脱附率的实验结果图。
具体实施方式
实施例1：
首先将110g的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入8g聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气5min后，室温下将3g的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液10min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20min，超声水浴温度为25℃；
三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入2g无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中三口圆底烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份50g的无水乙醇和50g的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度60℃，烘干时间8h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
为了提高二乙烯三胺五乙酸螯合基团的接枝率，进而提升所制备的聚醚砜功能分离膜对重金属离子的吸附性能，对聚醚砜进行二次氯乙酰化处理，将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余110g的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气5min后，室温下将剩余3g的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液10min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20min，超声水浴温度为25℃；
溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入2g结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份50g的去离子水和第四份50g的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的100g的无水乙醇和100g的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为60℃的烘箱中烘干，烘干时间为8h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
将烘干处理的8g氯乙酰化聚醚砜固体和40g N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为40℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
将4g二乙烯三胺五乙酸加入到盛有10g二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为60℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将4g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节搅拌器温度为80℃，继续磁力搅拌溶液4h，即得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
将配制好的48g氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入制备好的18g二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为80℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将6g质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚20s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在300g质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为40℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。
测试其纯水通量的实验条件为：进水压力为0.10MPa，溶液温度为25℃，制备的改性聚醚砜分离膜测定的纯水通量为：108L·m-2·h-1。测试其对Cu2+、Ni2+、Pb2+、Fe3+、Cr3+和Cd2+目标污染的去除率的实验条件为：Cu2+、Ni2+、Pb2+、Fe3+、Cr3+、Cd2+的初始浓度皆为5mg/L，溶液pH为5.6，溶液温度为25℃，由图1结果可知，制备的改性聚醚砜分离膜对六种目标污染物的去除效率如下：Cr3+的去除率为80.77％，Cu2+的去除率为80.68％，Ni2+的去除率为79.56％，Cd2+的去除率为78.36％，Pb2+的去除率为75.91％，Fe3+的去除率为70.21％。测试其再生利用效能，从图2的结果可知，其脱附率均达到95％以上，经过几次吸附脱附之后仍具有良好的性能。综上测试结果可知，制备的改性聚醚砜分离膜有较高的吸附容量和优良的渗透性能，其对低浓度重金属污染物有高效的去除效能，且再生利用性能良好。
实施例2：
首先将112g的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入8g聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气6min后，室温下将4g的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液12min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为22min，超声水浴温度为27℃；
三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入2g无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中三口圆底烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份50g的无水乙醇和50g的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度64℃，烘干时间9h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
为了提高二乙烯三胺五乙酸螯合基团的接枝率，进而提升所制备的聚醚砜功能分离膜对重金属离子的吸附性能，对聚醚砜进行二次氯乙酰化处理，将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余112g的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气5min后，室温下将剩余4g的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液12min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为22min，超声水浴温度为28℃；
溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入2g结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份50g的去离子水和第四份50g的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的100g的无水乙醇和100g的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为62℃的烘箱中烘干，烘干时间为9h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
将烘干处理的9g氯乙酰化聚醚砜固体和44g N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为44℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
将4g二乙烯三胺五乙酸加入到盛有18g二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为62℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节搅拌器温度为82℃，继续磁力搅拌溶液4h，即得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
将配制好的53g氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入制备好的27g二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为82℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将6g质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚25s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在300g质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为40℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。
实施例3：
首先将114g的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入8g聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气8min后，室温下将4.5g的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液14min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为24min，超声水浴温度为30℃；
三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在磁力搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入2g无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份50g的无水乙醇和50g的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度68℃，烘干时间8.5h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
为了提高二乙烯三胺五乙酸螯合基团的接枝率，进而提升所制备的聚醚砜功能分离膜对重金属离子的吸附性能，对聚醚砜进行二次氯乙酰化处理，将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余114g的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气8min后，室温下将剩余4.5g的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液14min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为24min，超声水浴温度为30℃；
溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入2g结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份50g的去离子水和第四份50g的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的100g的无水乙醇和100g的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为68℃的烘箱中烘干，烘干时间为8.5h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
将烘干处理的9g氯乙酰化聚醚砜固体和48g N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为48℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
将4g二乙烯三胺五乙酸加入到盛有18g二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为68℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节搅拌器温度为80℃，继续磁力搅拌溶液4h，即得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
将配制好的57g氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入制备好的27g二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为84℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将6g质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚30s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在300g质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为45℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。
实施例4：
首先将115g的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入8g聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气10min后，室温下将5g的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液15min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为25min，超声水浴温度为35℃；
三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入2g无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中三口圆底烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份50g的无水乙醇和50g的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度70℃，烘干时间9h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
为了提高二乙烯三胺五乙酸螯合基团的接枝率，进而提升所制备的聚醚砜功能分离膜对重金属离子的吸附性能，对聚醚砜进行二次氯乙酰化处理，将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余115g的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气10min后，室温下将剩余5g的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液15min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为25min，超声水浴温度为35℃；
溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入2g结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份50g的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份50g的去离子水和第四份50g的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的100g的无水乙醇和100g的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为70℃的烘箱中烘干，烘干时间为9h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
将烘干处理的10g氯乙酰化聚醚砜固体和50g N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为50℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
将4g二乙烯三胺五乙酸加入到盛有20g二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为70℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将6g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节搅拌器温度为85℃，继续磁力搅拌溶液4h，即得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
将配制好的60g氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入制备好的30g二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为85℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将6g质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚40s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在300g质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为50℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。

Claims (1)

1.一种载有对重金属离子有优异吸附性能的二乙烯三胺五乙酸螯合基团的聚醚砜功能分离膜制备方法，其特征在于：
(1)聚醚砜氯乙酰化处理：
①所用化学原料：
聚醚砜氯乙酰化处理所用化学原料有氯仿、聚醚砜粉末、氯乙酰氯、无水三氯化铝、结晶四氯化锡、无水乙醇、去离子水，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：氯仿：聚醚砜粉末：氯乙酰氯：结晶四氯化锡：无水三氯化铝：无水乙醇：去离子水＝110～115：4：3～5：1：1：150：100；
②聚醚砜初次氯乙酰化的处理：
a、首先将1/2体积的氯仿倒入三口圆底烧瓶中，然后加入聚醚砜粉末，之后将三口圆底烧瓶固定在磁力搅拌器上，将三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填满粒状活性炭的吸收管用以吸附挥发出的氯仿，三口圆底烧瓶中央口用磨口玻璃塞封堵，先缓慢调节搅拌器转速至200r/min，磁力搅拌，待粉末状聚醚砜在变为蓬松块状物时，再将转速调至550r/min，室温下继续磁力搅拌溶液直至蓬松块状聚醚砜完全溶解在氯仿中；之后，将氮气缓缓通入到三口圆底烧瓶内的聚醚砜氯仿溶液中，氮气流速为50mL/min，通入氮气5～10min后，室温下将1/2体积的氯乙酰氯用滴管从三口圆底烧瓶中央口逐滴加入到溶有聚醚砜的氯仿中，继续磁力搅拌溶液10～15min后，停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，室温下将混合溶液超声振荡处理，使聚醚砜和氯乙酰氯在氯仿溶剂中充分反应，超声波反应器功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20～25min，超声水浴温度为25～35℃；
b、三口圆底烧瓶的溶液经超声振荡处理之后，将三口圆底烧瓶重新固定在搅拌器上，再次通入氮气并于室温下磁力搅拌溶液10min，之后分两次由三口圆底烧瓶中央口向混合溶液中等份缓慢加入无水三氯化铝，两次加入时间间隔15min，每次加入完毕后立刻用磨口玻璃塞将三口圆底烧瓶中口封堵；待无水三氯化铝加入完毕后，室温下继续磁力搅拌溶液进行氯乙酰化反应，反应历时3h，在此反应过程中三口圆底烧瓶内溶液始终通入氮气保护；氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取下三口圆底烧瓶边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃、减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积减少至初始体积的25％时停止蒸馏；待三口圆底烧瓶内溶液温度自然冷却至室温后，将1/6体积的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时有白色固体析出，室温下将有白色固体析出的混合溶液磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后依次用另一份1/6体积的无水乙醇和1/4体积的去离子水洗涤白色固体，以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和无水三氯化铝反应物，收集洗涤后的白色固体进行烘干处理，烘干温度60～70℃，烘干时间8～9h，即得到初次氯乙酰化的聚醚砜；
③聚醚砜二次氯乙酰化的处理：
a、将初次氯乙酰化聚醚砜白色固体和剩余1/2体积的氯仿加入到三口圆底烧瓶中，并固定于磁力搅拌器上，三口圆底烧瓶的一个边口连接氮气导管，另一个边口连接填有活性炭颗粒的吸收管，中央口用磨口玻璃塞封堵，将磁力搅拌器转速缓慢调至200r/min，待经初次氯乙酰化的聚醚砜固体完全溶解于氯仿后，打开氮气瓶上的阀门向三口圆底烧瓶内的溶液中通入氮气，氮气流速为50mL/min，通入氮气5～10min后，室温下将剩余1/2体积的氯乙酰氯由三口圆底烧瓶中央口逐滴加入至溶液中，继续磁力搅拌溶液10～15min，之后停止向三口圆底烧瓶内通入氮气，于室温下将溶液超声振荡处理，超声波功率是200W，超声波频率是40KHz，超声处理时间为20～25min，超声水浴温度为25～35℃；
b、溶液经超声振荡处理后，将盛有混合溶液的三口圆底烧瓶从超声波清洗器中取出，固定于磁力搅拌器上，再次开启氮气阀门向三口圆底烧瓶内通入氮气，并于室温下磁力搅拌溶液15min，之后由三口圆底烧瓶中口向混合溶液中缓慢加入结晶四氯化锡；继续磁力搅拌溶液3h进行二次氯乙酰化反应，在二次氯乙酰化反应过程中始终向三口圆底烧瓶内溶液通入氮气；待聚醚砜二次氯乙酰化反应3h后，停止通入氮气，取三口圆底烧瓶下边口处吸收管和通入氮气的玻璃导管，然后将三口圆底烧瓶置于旋转蒸发器上，减压蒸馏回收三口圆底烧瓶内氯仿，减压蒸馏温度为50℃，减压蒸馏压力为0.05MPa；当三口圆底烧瓶内溶液的体积浓缩为初始体积的25％时停止蒸馏，并使三口圆底烧瓶内溶液自然冷却至室温；
c、待三口圆底烧瓶内溶液温度冷却至室温后，将第三份1/6体积的无水乙醇加入到三口圆底烧瓶中，这时会有白色固体析出，将有白色固体析出的混合溶液在室温条件下磁力搅拌20min，之后过滤收集白色固体；随后分别用另一份1/4体积的去离子水和第四份1/6体积的无水乙醇洗涤白色固体以去除固体表面残留的氯仿、氯乙酰氯和结晶四氯化锡反应物，之后再用剩余的1/3体积的无水乙醇和1/2体积的去离子水配制成的体积比为1：1的乙醇水溶液洗涤白色固体，收集洗涤好的白色固体，并将其置于温度为60～70℃的烘箱中烘干，烘干时间为8～9h，烘干后的白色固体即为二次氯乙酰化聚醚砜；
(2)氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液配制：
①所用化学原料：
步骤(1)制得的二次氯乙酰化聚醚砜固体、N,N-二甲基乙酰胺，两种化学原料的用量有如下质量比例关系：步骤(1)制得的二次氯乙酰化聚醚砜固体：N,N-二甲基乙酰胺＝0.8～1：4～5；
②制备过程：
将烘干处理的氯乙酰化聚醚砜固体和N,N-二甲基乙酰胺有机溶剂先后加入烧杯中，并将其置于可控温磁力搅拌器上，进行磁力搅拌，搅拌器温度设置为40～50℃、转速200r/min，待氯乙酰化聚醚砜完全溶解，即制得氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液；
(3)二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液制备：
①所用化学原料：
二乙烯三胺五乙酸、二甲基亚砜、3-氨基丙基三甲氧基硅烷，3-氨基丙基三甲氧基硅烷的质量浓度为99％，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：二乙烯三胺五乙酸：二甲基亚砜：3-氨基丙基三甲氧基硅烷＝1：2.5～5：1～1.5；
②制备过程：
首先将二乙烯三胺五乙酸加入到盛有二甲基亚砜有机溶剂的烧杯中，并将烧杯置于磁力搅拌器上，然后开启磁力搅拌，可控温磁力搅拌器温度设置为60～70℃，转速300r/min；待二乙烯三胺五乙酸完全溶解后，将3-氨基丙基三甲氧基硅烷缓慢逐滴加入到盛有二乙烯三胺五乙酸和二甲基亚砜的烧杯中，在3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入的过程中混合溶液需充分搅拌；待3-氨基丙基三甲氧基硅烷加入完毕后，调节磁力搅拌器温度为80～85℃，继续磁力搅拌溶液4h，得到二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液；
(4)载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜分离膜制备：
①所用化学原料：
步骤(2)所制氯乙酰化聚醚砜的N,N-二甲基乙酰胺有机溶液、步骤(3)所制二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液、质量浓度为5％的醋酸水溶液和质量浓度为1％的碳酸钠水溶液，上述所用化学原料的用量有如下质量比例关系：氯乙酰化聚醚砜有机溶液：二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液：醋酸水溶液：碳酸钠水溶液＝8～10：3～5：1：50；
②制备过程：
a、首先将步骤(2)配制的氯乙酰化聚醚砜有机溶液加入烧杯中，并将烧杯置于可温控磁力搅拌器上，开启搅拌旋钮搅拌溶液，再向烧杯中加入步骤(3)制备的二乙烯三胺五乙酸与3-氨基丙基三甲氧基硅烷混合有机溶液，将可温控磁力搅拌器的温度设置为80～85℃，转速300r/min，继续磁力搅拌溶液4h，之后将质量浓度为5％醋酸水溶液加入到混合溶液中，继续搅拌混合溶液2h，即得制备载带多氨基羧酸官能基团聚醚砜功能分离膜所用膜铸液；
b、取一光滑玻璃棒，在其两端分别缠绕长度为25cm、直径为0.15mm的铜丝，玻璃棒两边铜丝的匝数和厚度相同；随后将制得的膜铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，将玻璃棒水平置于光滑玻璃板一端，此时缠绕的铜丝分别置于玻璃板两侧，以2.0cm/s的速度平行拉动玻璃棒，使膜铸液均匀涂覆在玻璃板上，拉制过程中需保持玻璃板上无气泡出现，之后先将刮制的液态薄膜在空气中自然凝聚20～40s，再将玻璃板连同液态薄膜浸没在质量浓度为1％的碳酸钠冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液温度为40～50℃，待薄膜从玻璃板上自动脱离后，将其取出用去离子水清洗2次，即得载带多氨基羧酸官能基团的聚醚砜功能分离膜。
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