基于界面交联改善疏水微孔膜抗污性能的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于界面交联改善疏水微孔膜抗污性能的方法，首先利用表面等离子体技术对疏水膜表面进行预处理，再通过界面交联的方法将具有极强亲水性的海藻酸钠(SA)锚定到微孔膜表面，有效的改善各类疏水微孔膜的表面润湿性能。膜表面SA的引入既能将分离体系中的疏水性污染物排开，又能利用离子键桥和氢键效应与亲水性污染物发生作用抑制其进入膜孔道，可有效的降低膜分离应用时的不可逆污染，大大提升各类疏水微孔膜的抗污性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，首先利用表面等离子体技术对疏水膜表面进行预处理，再通过界面交联的方法将具有极强亲水性的海藻酸钠（SA)锚定到微孔膜表面，有效的改善各类疏水微孔膜的表面润湿性能。膜表面SA的引入既能将分离体系中的疏水性污染物排开，又能利用离子键桥和氢键效应与亲水性污染物发生作用抑制其进入膜孔道，可有效的降低膜分离应用时的不可逆污染，大大提升各类疏水微孔膜的抗污性能。【专利说明】
本专利技术属于分离膜改性领域，涉及，具体涉及通过疏水微孔分离膜表面的亲水化改性达到以污染防治膜污染的目的，制备抗污性微孔分离膜。
技术介绍
膜分离技术广泛应用于水处理、化工、冶金、能源、石油、食品、医药、生物、环保、电子、仿生等各个领域，是当今分离科学中最重要的手段之一，产生了巨大的社会效益和经济效益。例如分离膜材料有聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，作为优异的分离膜材料为人们所熟知，但实际应用过程中，膜分离过程都不可避免的存在膜污染的问题，膜污染和浓差极化现象造成分离性能的显著下降和运营成本的升高。怎样消除或者减小膜污染，是现在分离膜领域研究的热点问题。现阶段主要是通过分离料液的预处理，操作条件优化，膜组件设计，鼓泡，膜清洗等方法，减少或者清理膜污染。而从膜材料本身着手，才能从根本上解决膜污染的问题。 海藻酸钠(SA)是一种天然多糖，又名褐藻酸钠、褐藻胶、藻酸盐，也是水体中和实验测试中常用的污染介质。海藻酸钠粉末遇水变湿，与水有极强的氢键和离子化水合作用，分子链与水结合后使其表面具有粘性，微粒粘合成团块很缓慢的完全水化并溶解。作为亲水性材料，SA在膜分离中的应用主要在渗透汽化膜分离领域，作为水优先透过膜。现阶段大量研究表明:正由于其易粘结的特性，对于亲水性污染物，SA可通过氢键及离子键桥形式，在膜表面易形成滤饼层，使污染物分子不能顺利进入孔道，表面滤饼层则可用水直接清洗，最终污染物对膜造成的不可逆污染极低。同时，对于疏水性污染物，因为SA具有极好的水化作用，可明显改性疏水分离膜表面的润湿性能，其亲水性的增加可将疏水污染物大分子排开，减少污染物在膜表面的粘附。因此不论是对亲水性和疏水性的各类污染物，海藻酸钠都可最大程度上降低污染物对分离膜造成的不可逆污染，表现出较好的抗污效果。 现阶段对SA的利用，主要利用其较好的成膜性能，通过共混浇筑成膜和基底涂覆的方法，但涂覆法无法将其固定在膜表面，容易脱落，对于SA的交联反应也以无机酸交联为主，利用络合作用优化其应用性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，特别是提供通过疏水微孔膜表面的亲水化改性达到以污染防治膜污染的目的的。 本专利技术，通过等离子体处理和界面交联的方法，首先通过等离子体处理增加疏水膜表面的亲水性和可反应性活性位点(羟基等)，使亲水性SA吸附到膜表面，后利用多官能度均苯三甲酰氯(TMC)和等离子体处理产生的活性位点，基于羟基和酰氯键的定向反应，将亲水性污染介质SA均匀固定到疏水多孔膜表面，利用SA独特的抗污效果，在改善疏水多孔分离膜亲水性的同时，制备以污染防污的多孔分离膜，极大的减小各类疏水污染物和亲水污染物对膜造成的不可逆污染。 本专利技术的，具体步骤包括: 第一步:将疏水微孔膜进行等离子体预处理，后置于空气中充分氧化，产生可反应位点； 第二步:将预处理后的疏水微孔膜置于SA溶液中进行充分吸附；第三步:将吸附后的疏水微孔膜取出，刮去表层多余的SA溶液，置于均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中，进行界面交联； 第四步:将经界面交联后的疏水微孔膜取出清洗，得到基于界面交联改善抗污性能的疏水微孔膜。 作为优选的技术方案: 如上所述的，所述疏水微孔膜的材质是疏水材质的聚丙烯(PP)、聚醚砜(PES)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)聚偏氟乙烯(PVDF)材料。 如上所述的，所述等离子体预处理是指置于常压等离子体设备中进行预处理，预处理条件为100-500W，处理时间为20-300S，处理气氛为氮气、氧气、氩气、氦气或空气气氛。 如上所述的，所述充分氧化是指疏水微孔膜经等离子体预处理后，疏水微孔膜在空气中与氧气作用，空气中放置10分钟以上可反应完全，表面生成稳定的极性官能团，所述极性官能团为羟基和氨基，处理后膜表面亲水性的增加，有利于后续对于亲水性聚合物的吸附。 如上所述的，所述SA溶液是指质量浓度为0.1-3%的SA的水溶液；所述充分吸附是指吸附时间为10-60min。 如上所述的，多余SA溶液是指由于粘度等原因额外附着在膜表面的SA溶液；所述TMC的正己烷溶液中TMC的质量浓度为 0.1-2% ;所述界面交联的反应时间为10-60min。 如上所述的，所述清洗是指先后分别用纯乙醇溶液和水溶液清洗共24h以上。 如上所述的，所得到的基于界面交联改善抗污性能的疏水微孔膜，对于疏水性的lg/L BSA污染料液体液或亲水性的lg/L SA污染料液体系，改性膜二次水通量回复率均达到95%以上。 本方法中利用TMC可以交联SA，也可以将SA交联到PVDF膜上的等离子体处理产生的活性点上，红外测试证明其与基底有共价键作用。 本专利技术的突出重点是等离子体处理后，利用TMC交联SA并能够以共价键形式将其固定到基底膜上，利用SA对亲疏水污染物的抗污的理念，提升膜的抗污性能。 有益效果: 本专利技术利用等离子体处理和界面交联的方式，通过多官能度分子实现分离膜和接枝聚合物的共价键连接，将具有优异亲水性的污染介质SA接枝到分离膜表面，提升对分离料液中各类疏水性和亲水性污染物的抗污性能，大幅度减小分离膜的不可逆污染，保证分离膜的高效分离效率并延长其使用寿命。是一种简单易行，适于规模化的改性方法。 【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 实施例1 ，具体步骤包括: 第一步:将PVDF疏水微孔膜置于氮气气氛中进行等离子体预处理，后置于空气中充分氧化，200W功率下处理200s，产生可反应位点； 第二步:将预处理后的PVDF膜置于0.1%的SA溶液中进行充分吸附； 第三步:将吸附后的PVDF膜取出，刮去表层多余的SA溶液，置于1% TMC的正己烧溶液中，进行界面交联1min ； 第四步:将经界面交联后的PVDF微孔膜取出，并先后用乙醇和蒸馏水清洗24h，得到基于界面交联改善抗污性能的PVDF微孔膜。 所得到的基于界面交联改善抗污性能的PVDF微孔膜，对于疏水性的lg/L BSA污染料液体液或亲水性的lg/L SA污染料液体系，改性膜二次水通量回复率分别为98%和95.5%。 实施例2 ，具体步骤包括: 第一步:将PP疏水微孔膜置于氩气气氛中进行等离子体预处理，后置于空气中充分氧化，10ff功率下处理300s，产生可反应位点； 第二步:将预处理后的PP膜置于1%的SA溶液中进行充分吸附； 第三步:将吸附后的PP本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于界面交联改善疏水微孔膜抗污性能的方法，其特征是具体步骤包括：第一步：将疏水微孔膜进行等离子体预处理，后置于空气中充分氧化，产生可反应位点；第二步：将预处理后的疏水微孔膜置于SA溶液中进行充分吸附；第三步：将吸附后的疏水微孔膜取出，刮去表层多余的SA溶液，置于TMC的正己烷溶液中，进行界面交联；第四步：将经界面交联后的疏水微孔膜取出清洗，得到基于界面交联改善抗污性能的疏水微孔膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何春菊，赵新振，秦爱文，刘大朋，马博谋，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31