一种改性多孔分离膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种改性多孔分离膜及其制备方法与应用，属于分离膜技术领域。本发明专利技术所述的制备方法，包括以下步骤，S1、将亲水性高分子与功能单体溶于溶剂，得到处理液；S2、将基膜浸渍于S1所述的处理液，后进行电离辐射，得到所述的改性多孔分离膜。本发明专利技术所述的制备方法通过电离辐射在基膜表面产生活性自由基，以引发接枝反应，在基膜的膜表面或膜孔道表面通过碳

【技术实现步骤摘要】
一种改性多孔分离膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于分离膜
，尤其涉及一种改性多孔分离膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]膜分离技术具有分离效率高、能耗低、设备紧凑等优点，已成为纯水制备、生活污水及工业废水处理、海水淡化、血液透析、药物纯化等分离工艺中不可或缺的关键技术。然而在膜分离应用过程中，传统单一的高分子膜往往面临严峻的膜污染问题，因此对高分子膜进行亲水化改性，进而提升分离速度快和耐污染性，以获得更高效的分离膜材料具有十分重要的意义。
[0003]目前高分子膜亲水改性的方法主要有表面涂覆法、表面接枝改性法等。膜表面的涂覆改性法通常都是直接在膜表面涂覆一层或多层膜亲水的涂层。亲水涂层在物理吸附、氢键、分子交联等作用下的附着在原基底表面，高分子膜的亲水性有一定程度提升。但是表面涂覆法会导致原有膜孔径减小或者堵塞，影响分离性能，并且在长时间使用过程中，涂覆层还面临着脱落的风险。接枝改性就是在膜表面采用化学键的形式接枝上功能单体，与表面涂覆法相比，表面接枝改性法更加稳定，避免了表面涂覆法由于长时间过滤而失去亲水层的问题。功能单体的接枝率主要取决于膜表面反应位点的密度，但是常规的光引发接枝、等离子体引发接枝、自由基聚合引发接枝易导致膜表面的接枝率较低和分布不均匀的结果。因此，通过简单的制备方法，一步法获得高性能且高化学稳定性的超亲水、耐污染的分离膜材料依旧面临着巨大挑战。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种改性多孔分离膜及其制备方法与应用。通过电离辐射的方式在基膜上构建具有亲水性的微纳米结构。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种改性多孔分离膜的制备方法，包括以下步骤，
[0006]S1、将亲水性高分子与功能单体溶于溶剂，得到处理液；
[0007]S2、将基膜浸渍于S1所述的处理液，后进行电离辐射，得到所述的改性多孔分离膜。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，在S1中，所述亲水性高分子的分子量为200
‑
50000；所述亲水性高分子为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和海藻酸钠中的一种或多种。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，在S1中，所述功能单体为丙烯酸、丙烯酰胺、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、2
‑
甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑氯盐和3
‑
(N
‑2‑
甲基丙烯氧基乙基
‑
N,N
‑
二甲基)氨丙磺酸中的一种或多种。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，在S1中，所述处理液中亲水性高分子的浓度为1g/L
‑
50g/L；功能单体的浓度为0.5g/L
‑
30g/L。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述浸渍的时间为0.5h
‑
24h，温度为20℃
‑
50℃。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述电离辐射的辐射源为电子束或伽马射线。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述电离辐射的辐照剂量为1kGy
‑
300kGy；剂量吸收率为0.1kGy/h
‑
100kGy/h；辐照时间为0.1h
‑
48h。在高强度的辐射条件下，聚合物链上生成自由基或离子，以引发含有双键的功能单体聚合，在高分子材料表面发生接枝反应。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述基膜的材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚砜、聚酰胺或尼龙。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述基膜的孔径为0.1μm
‑
10μm。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在S2之前，还包括对所述基膜进行预处理，所述预处理是将基膜浸泡在有机溶液。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述有机溶剂为乙醇。
[0018]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的方法制备的改性多孔分离膜，所述改性多孔分离膜的孔径为50nm
‑
50μm。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述改性多孔分离膜具有优异的耐化学稳定性以及热稳定性。在pH值为1
‑
12的范围内化学性质稳定；在盐溶液浓度大于0.1mol/L的环境中化学性质稳定。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述改性多孔分离膜具有亲水的微纳米结构，包含在多孔膜表面和多孔膜内部形成的微纳米级厚度的水凝胶层，所形成的凝胶层分子结构为交联网络结构或为刷状结构。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述改性多孔分离膜具有优异的亲水性。在空气中与水的接触角小于60
°
，且在较短的时间内实现完全浸润；在水下与油的接触角大于140
°
。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述改性多孔分离膜在水下具有优异的抗油粘附性，其水下对油的粘附力小于10μN。
[0023]本专利技术的第三个目的是提供一种所述的改性多孔分离膜在油水分离中的应用。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述的油水分离的混合体系中的油包括异辛烷、二氯乙烷、正己烷、石油醚、正十六烷、食用油、汽油、柴油、重油和原油中的一种或多种。
[0025]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0026](1)本专利技术所述的制备方法通过电离辐射在基膜表面产生活性自由基，以引发接枝反应，在基膜的膜表面或膜孔道表面通过碳
‑
碳键或碳
‑
氧键的形式修饰上亲水性高分子和功能单体，构建出具有亲水性的分子刷或水凝胶层，大幅提高接枝稳定性。
[0027](2)本专利技术所述的制备方法具有接枝率高和接枝均匀的优点，原因是在处理液中同时加入亲水高分子和功能单体，在高强度电离辐射环境下，高分子的分子链也会发生断裂，产生更多的自由基，引发功能单体发生聚合反应。在高浓度条件下，形成交联网络结构；在低浓度条件下，形成分子刷结构，大幅提升了接枝率。
[0028](3)本专利技术所述的制备方法采用高能电子束或伽马射线作为辐照源，具有穿透性强的特点，不仅在高分子膜的表面形成亲水微纳米结构，在孔道内部也形成亲水微纳米结构，具有接枝均匀的优点。
[0029](4)本专利技术所述的制备方法具有工艺简单、原料低廉、反应温度温和、无引发剂、产
物纯净、后处理简单、易于大面积制备改性多孔分离膜以及可用于大规模产业化连续生产等优点。
[0030](5)本专利技术所述的改性多孔分离膜是一种超亲水、耐污染且高抗油粘附性能的改性多孔分离膜，具有优异的化学稳定性和热稳定性。该分离膜具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性多孔分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、将亲水性高分子与功能单体溶于溶剂，得到处理液；S2、将基膜浸渍于S1所述的处理液，后进行电离辐射，得到所述的改性多孔分离膜。2.根据权利要求1所述的改性多孔分离膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述亲水性高分子的分子量为200
‑
50000；所述亲水性高分子为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和海藻酸钠中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的改性多孔分离膜的制备方法，其特征在于，在S1中，所述功能单体为丙烯酸、丙烯酰胺、[2
‑
(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基
‑
(3
‑
磺酸丙基)氢氧化铵、2
‑
甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、(3
‑
丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵、1
‑
乙烯基
‑3‑
丁基咪唑氯盐和3
‑
(N
‑2‑
甲基丙烯氧基乙基
‑
N,N
‑
二甲基)氨丙磺酸中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的改性多孔分离膜的制备方法，其特征在于，在S1中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张慎祥，杜晓妮，靳健，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：