一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜及其制备方法，制备步骤为：(1)双键聚醚砜的合成：(2)羧基修饰的聚醚砜的合成：(3)铸膜液的配制：取羧基修饰的聚醚砜，聚砜类聚合物，有机溶剂和助剂，在搅拌下，溶解，真空脱泡，得到铸膜液；(4)用铸膜液制备中空纤维状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜或平板状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜。本发明专利技术原料易得，价格低，制膜过程可控性强、耗时短，膜性能稳定，重复性佳，对有机染料具有较高截留率，同时对无机盐保持高渗透。机盐保持高渗透。机盐保持高渗透。

【技术实现步骤摘要】
一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料制备、水处理与化工分离
，具体涉及一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着染料制造工业及服装行业的蓬勃发展，含盐染料废水排放量逐年增加，若这些废水未经处理直接排放，将对生态环境及人体健康产生极大危害。含盐染料废水是典型的有机废水，具有组成复杂，无机盐浓度高，可降解性差等特点。含盐染料废水已经成为影响最大的污水来源之一，找到一种可以高效处理含盐染料废水的方式迫在眉睫。
[0003]纳滤膜是一种介于反渗透膜和超滤膜之间的一种压力驱动分离膜，孔径在1
‑
2nm，其截留分子量在200
‑
2000Da之间，广泛用于污水处理，苦咸水、海水淡化等领域。然而，目前主流纳滤膜主要是通过界面聚合得到的薄层复合膜，其聚酰胺分离层孔径偏小，对无机盐离子的截留过高，使得回收的染料纯度较低，无法有效的分离无机盐和染料分子。而疏松纳滤膜的孔径介于纳滤膜与超滤膜孔径之间，其在保持对染料的高截留率的基础上，可以让大部分无机盐透过膜，使得疏松纳滤技术可以实现染料废水中有机染料与无机盐的高效分离，具备较高的经济价值和研究意义。
[0004]目前，主流疏松纳滤膜仍然是卷式薄层复合膜。一般来说，这些复合纳滤膜是由无纺布、超滤支撑层和表面活性层组成，即通过界面聚合、交联或层层自组装等方法在微孔基膜表面复合一层具有纳米级孔径的超薄分离层。然而该种复合膜也有许多不足之处，如制备步骤复杂；制备工艺耗时较长、成本高等问题。这在一定程度上制约了薄层复合疏松纳滤膜的实际应用。
[0005]中空纤维膜具有自支撑结构，组件制备工艺简单，与卷式薄层复合膜相比，中空纤维膜具有更高的装填密度，预处理和维护也更加简便，制备和运行成本低。并且，中空纤维膜的使用灵活性高，可以根据实际应用，采取内压或外压两种不同过滤方式，不易留存料液。因此，开发一种制备方法简单、大通量、可以有效筛分无机盐和染料的中空纤维纳滤膜具有重要意义。非溶剂致相转化法是制备中空纤维疏松纳滤膜的主要方法，但是用该法制备中空纤维纳滤膜孔径偏大，对染料分子的截留较低，而通过改变工艺提高染料分子的截留却造成膜通量急剧下降。中国专利CN112588123A提供了一种芳纶疏松纳滤膜的制备方法，其制备得到的疏松纳滤膜在进行染料盐分离时，硫酸钠的浓度为5.0g L
‑1，刚果红的浓度为1.0g L
‑1，该膜的通量可以达到180L m
‑2h
‑1bar
‑1，但是其对刚果红截留率仅有96％，对硫酸钠的截留率低于0.2％；中国专利CN110201546A提供了一种耐压型中空纤维疏松纳滤膜的制备方法，其制备得到的疏松纳滤膜在进行染料盐分离(硫酸钠的浓度为1.0g L
‑1，刚果红的浓度为0.1g L
‑1)时，硫酸钠透过率99％，刚果红截留率99％，但是渗透通量仅为61.3L m
‑2h
‑1bar
‑1。现有技术难于兼顾大通量和对染料分子的高截留。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种可以实现含盐染料废水脱盐的一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜的制备方法。
[0008]本专利技术的技术方案概述如下：
[0009]一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)双键聚醚砜的合成：
[0011]按比例，向容器中加入1
‑
8mmol 3,3'
‑
二烯丙基
‑
4,4'
‑
二羟基二苯砜，3
‑
20mmol 4,4'
‑
二羟基二苯砜，10
‑
40mmol 4,4'
‑
二氟二苯砜、3
‑
30mmol碱金属碳酸盐和60
‑
200mL第一种有机溶剂，通入氮气排出空气，升温至110
‑
160℃，反应2
‑
5h除去水，再升温至170
‑
200℃反应1
‑
24h，得到粘稠溶液，在去离子水中沉淀并洗涤，再用无水乙醇洗涤，真空干燥，得到双键聚醚砜；
[0012](2)羧基修饰的聚醚砜的合成：
[0013]按比例，将1
‑
3g步骤(1)获得的双键聚醚砜，0.1
‑
1.0g含巯基化合物，0.1
‑
1.0g 2,2
‑
二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮和10
‑
40mL第二种有机溶剂，混合，搅拌溶解，通入氮气排出空气，用波长为365nm、照射距离5
‑
20cm的紫外光源照射0.5
‑
5h，将照射后的溶液，在去离子水中沉淀并洗涤，再用无水乙醇洗涤，在30
‑
50℃，真空干燥12
‑
48h，得到羧基修饰的聚醚砜；(3)铸膜液的配制：
[0014]按质量百分比称取1％
‑
20％的步骤(2)获得的羧基修饰的聚醚砜，1％
‑
20％聚砜类聚合物，64％
‑
81％的第三种有机溶剂和1％
‑
15％的助剂，在搅拌下，升温至30
‑
50℃并溶解，真空脱泡1
‑
2h，得到铸膜液；
[0015](4)大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜的制备：
[0016]用步骤(3)获得的铸膜液制备中空纤维状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜或平板状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜。
[0017]中空纤维状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜的制备：
[0018]将铸膜液经过计量泵，以20
‑
100mL/h的流量进入喷丝头，在20
‑
100mL/h流量的芯液作用下竖直向下喷出；初生态膜经2
‑
20cm的空气浴后进入4
‑
25℃凝固浴，得到中空纤维膜，经3
‑
30m/min牵引收卷于卷绕滚筒，后处理，得到中空纤维状的大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜。
[0019]碱金属碳酸盐为K2CO3或Na2CO3。
[0020]第一种有机溶剂优选为N
‑
甲基吡咯烷酮，N,N
‑
二甲基乙酰胺，N,N
‑
二甲基甲酰胺，环丁砜，二甲基亚砜，苯，和甲苯中至少两种。
[0021]含巯基化合物优选为巯基乙酸，巯基丙酸或巯基丁二酸。
[0022]第二种有机溶剂优选为N,N
‑
二甲基乙酰胺，N,N
‑
二甲基甲酰胺，N
‑
甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
[0023]聚砜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大通量羧基聚醚砜疏松纳滤膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)双键聚醚砜的合成：按比例，向容器中加入1
‑
8mmol 3,3'
‑
二烯丙基
‑
4,4'
‑
二羟基二苯砜，3
‑
20mmol 4,4'
‑
二羟基二苯砜，10
‑
40mmol 4,4'
‑
二氟二苯砜、3
‑
30mmol碱金属碳酸盐和60
‑
200mL第一种有机溶剂，通入氮气排出空气，升温至110
‑
160℃，反应2
‑
5h除去水，再升温至170
‑
200℃反应1
‑
24h，得到粘稠溶液，在去离子水中沉淀并洗涤，再用无水乙醇洗涤，真空干燥，得到双键聚醚砜；(2)羧基修饰的聚醚砜的合成：按比例，将1
‑
3g步骤(1)获得的双键聚醚砜，0.1
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1.0g含巯基化合物，0.1
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1.0g 2,2
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二甲氧基
‑2‑
苯基苯乙酮和10
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40mL第二种有机溶剂，混合，搅拌溶解，通入氮气排出空气，用波长为365nm、照射距离5
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20cm的紫外光源照射0.5
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5h，将照射后的溶液，在去离子水中沉淀并洗涤，再用无水乙醇洗涤，在30
‑
50℃，真空干燥12
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48h，得到羧基修饰的聚醚砜；(3)铸膜液的配制：按质量百分比称取1％
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20％的步骤(2)获得的羧基修饰的聚醚砜，1％
‑
20％聚砜类聚合物，64％
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【专利技术属性】
技术研发人员：孟建强，姚冬雪，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：