一种多巴胺纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多巴胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：配制多巴胺与亲核试剂的混合溶液，其中，亲核试剂的浓度为0.1g/L‑10g/L，多巴胺的浓度为0.1g/L‑5g/L；步骤2：将基膜浸入所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液中，放在摇床上震荡5min‑24h，取出后，用水冲洗除去表面的混合溶液，晾干；步骤3：将步骤2得到的晾干的膜片浸泡在1wt％‑10wt％的交联剂溶液中反应5min‑48h，取出后，放在真空烘箱中，于30‑80℃热处理5min‑12h，取出，得到多巴胺纳滤膜。本发明专利技术通过亲核试剂调控多巴胺的自聚过程，在较短的时间里形成交联点密度大的聚多巴胺涂层，交联后获得了分离性能比较好的多巴胺纳滤膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制备具有结构稳定和高截留性能高通量的新型多巴胺复合纳滤膜的方法。
技术介绍
20世纪70年代，J.E.Cadotte等利用哌嗪与均苯三甲酰氯/间苯二甲酰氯通过界面聚合反应制备了NS-300膜，具有的膜的孔径或分离精度均介于超滤和反渗透之间，从此就开始了纳滤膜的研究。纳滤膜具有200～1000Da的截留分子量，且膜孔径为1nm左右，可用于分离粒径在1nm左右的溶解性组分，对二价及二价以上的离子，如Mg2+、Ca2+、Fe3+、8O42-和CO32-等可以有效截留，但对一价盐有较低的截留，并且具有低操作压力、低能耗的特点。目前为止，纳滤膜已经被广泛应用于污水处理、水质软化以及食品、染料等行业的分离纯化过程等等。纳滤膜的制备技术包括相转化法、共混法、复合法、热诱导相转化法、化学改性法、等离子体法和用于无机膜的溶胶-凝胶法。其中，复合法是目前制备纳滤膜用得最多且最有效的方法。通常是在具有微孔的基膜上复合具有纳米级别孔径的超薄分离层，常用的复合方法有表面涂敷法、界面聚合法、原位聚合法、等离子体聚合法、紫外接枝法和动力形成法等。而其中，直到现在，界面聚合法仍是制备复合纳滤膜的最主要的方法，它可以在多孔基膜上形成一层超薄的分离层，并且可以通过优化基膜与分离层两者的结构来实现复合膜最佳的分离性能。然而目前有个最大的难题，在基膜与分离层之间在溶胀度上存在较大的差异，并且两者之间只有较弱的结合力，所以在恶劣的使用环境中(比如含有机溶剂)，这会导致分离层从基膜上剥离。为了克服这个难题，科学家们想出了两种方法。一种是提高基膜表面亲水性，这样可以增强基膜与分离活性层之间的物理作用力；另一种是在基膜与分离活性层之间建立共价键或离子键。但是，目前为止大多数的改性过程都很复杂，不能被广泛的使用，因此，对于去找到一种简单的方法可以加强两者之间粘附强度，是目前急需解决的问题。受到生物涂覆的启发，科学家已证明，多巴胺通过自聚交联，可以在各种各样的基层上形成一层较强粘附性能的的聚多巴胺涂覆层。而且，已经有很多研究涉及了多巴胺的涂覆，其中包括多巴胺亲水表面改性、复合膜的制备及功能化等。不过针对多巴胺复合纳滤膜的制备还很少研究，只有少量研究人员对此有所探索，但是所制备的纳滤膜的截留性能不是那么令人满意，并且有些耗时很长。李晓林等人通过聚砜超滤膜在多巴胺水溶液简单的涂覆，制备了一种亲水性多巴胺复合纳滤膜，但是这种方法耗时20个小时，得到的纳滤膜对CaCl2的截留只有68.7％；后来，赵娇娇等人通过多巴胺自聚，再与聚苯三甲酰氯发生交联反应，制备了一种新型多巴胺复合纳滤膜，但是所得到的纳滤截留性能仍然不够理想，对Na2SO4的截留只有63.8％。因此，制备具有耗时短、优秀截留性能的多巴胺复合纳滤膜，仍是目前的一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构稳定、具有优秀截留性能的新型多巴胺复合纳滤膜的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种多巴胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：配制多巴胺与亲核试剂的混合溶液，其中，亲核试剂的浓度为0.1g/L-10g/L，多巴胺的浓度为0.1g/L-5g/L；步骤2：将基膜浸入所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液中，震荡5min-24h，取出后，用水冲洗除去表面的混合溶液，晾干；步骤3：将步骤2得到的晾干的膜片浸泡在1wt％-10wt％的交联剂溶液中，于25-80℃反应5min-48h，取出后，放在真空烘箱中，于30-80℃热处理5min-12h，取出，得到多巴胺纳滤膜。优选地，所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液的配制方法包括：将Tris(三(羟甲基)氨基甲烷)加入到蒸馏水中，每300ml蒸馏水加入0.1-2gTris，溶解后用稀盐酸调节pH值为3-10.5，得到Tris水溶液，然后将亲核试剂分散到Tris水溶液中，最后再加入多巴胺，得到多巴胺与亲核试剂的混合溶液。优选地，所述的亲核试剂为N-甲基-D葡糖胺(NMG)，乙二胺和哌嗪中的至少一种。优选地，所述的步骤2中的震荡频率为60-200HZ，震荡温度为25℃-50℃。更优选地，所述的震荡温度为25-30℃。优选地，所述的震荡时间为0.5h-6h。优选地，所述的基膜为PES(聚醚砜)超滤膜或微滤膜，PS(聚砜)超滤膜或微滤膜，PAN(聚丙烯腈)超滤膜。优选地，所述的交联剂为浓度为1wt％-5wt％的戊二醛乙醇溶液。本专利技术的多巴胺复合纳滤膜，其表面活性分离层，是由亲核试剂调控多巴胺的自聚过程，短时间形成交联点密度大的聚多巴胺层，接着用交联剂进一步的交联而形成的。本专利技术的亲核试剂可以是大分子，也可以是小分子，可以是亲水分子，也可以是疏水小分子，也可以是纳米粒子。如果采用的亲核试剂为亲水小分子，如NMG，可以形成一种亲水性多巴胺复合纳滤膜。本专利技术通过亲核试剂调节多巴胺的自聚过程，在短时间内形成的改性聚多巴胺涂层的表面具有更多大的交联点密度，接着通过交联，形成了均一的致密薄层。一方面，聚多巴胺涂层与基层的之间的强大的物理化学结合力，这赋予了所得到的复合纳滤膜与传统的复合纳滤膜相比，具有结构上和化学上的更强的稳定性；另一方面，亲核试剂本身的亲水性，如NMG，含有多个羟基的亲水性分子，使所得到的复合纳滤膜具有更大的亲水性及抗污能力。所得到的纳滤膜对染料等有机分子、二价离子有较高的截留，对一价盐有较低(不到15％)的截留，适用于水处理，尤其在染料脱盐方面具有很大的潜力。本专利技术的多巴胺复合纳滤膜，其表面活性分离层，是由亲核试剂调节多巴胺的自聚过程，短时间形成致密的聚多巴胺层，接着用戊二醛进一步的进行交联形成的。亲核试剂可以是大分子，也可以是小分子，可以是亲水分子，也可以是疏水小分子，也可以是纳米粒子。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术制备的多巴胺复合纳滤膜与常规纳滤膜相比，通量超过大部分商业纳滤膜，并且结构稳定性很高，亲水性及抗污能力得到了很大程度上的改善。2、本专利技术制备的多巴胺复合纳滤膜能够用于染料脱盐。附图说明图1为基膜、2g/L多巴胺溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(对比例1，所得膜标记为M0)与2g/L多巴胺+3g/LNMG混合溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(实施例1，所得膜标记为M3)的红外光谱图。图2为基膜(Substrate)、2g/L多巴胺溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(对比例1，所得膜标记为M0)与2g/L多巴胺+3g/LNMG混合溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(实施例1，所得膜标记为M3)100K(右图)倍表面扫描电镜图。图3为2g/L多巴胺+3g/LNMG混合溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(实施例1，所得膜标记为M3)分离性能示意图。图4为2g/L多巴胺+3g/LNMG混合溶液涂覆制备的多巴胺复合纳滤膜(实施例1，所得膜标记为M3)结构稳定性能表征示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，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。本专利技术可通过改变亲核制剂的种类，对多巴胺复合纳滤膜的亲水性能、外观形貌、分离性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多巴胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：配制多巴胺与亲核试剂的混合溶液，其中，亲核试剂的浓度为0.1g/L‑10g/L，多巴胺的浓度为0.1g/L‑5g/L；步骤2：将基膜浸入所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液中，震荡5min‑24h，取出后，用水冲洗除去表面的混合溶液，晾干；步骤3：将步骤2得到的晾干的膜片浸泡在1wt％‑10wt％的交联剂溶液中，于25‑80℃反应5min‑48h，取出后，放在真空烘箱中，于30‑80℃热处理5min‑12h，取出，得到多巴胺纳滤膜。

【技术特征摘要】
1.一种多巴胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：配制多巴胺与亲核试剂的混合溶液，其中，亲核试剂的浓度为0.1g/L-10g/L，多巴胺的浓度为0.1g/L-5g/L；步骤2：将基膜浸入所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液中，震荡5min-24h，取出后，用水冲洗除去表面的混合溶液，晾干；步骤3：将步骤2得到的晾干的膜片浸泡在1wt％-10wt％的交联剂溶液中，于25-80℃反应5min-48h，取出后，放在真空烘箱中，于30-80℃热处理5min-12h，取出，得到多巴胺纳滤膜。2.如权利要求1所述的多巴胺纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述的多巴胺与亲核试剂的混合溶液的配制方法包括：将Tris(三(羟甲基)氨基甲烷)加入到蒸馏水中，每300ml蒸馏水加入0.1-2gTris，溶解后用稀盐酸调节pH值为3-10.5得到Tris水溶液，然后将亲核试剂分散到Tris水溶液中，最后再加入多巴胺，得到多巴胺与亲核试剂的混合溶液。...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春菊，陈永亮，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31