本发明专利技术属于膜分离领域，具体涉及一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，可解决现有技术中对很多小分子物质的截留率低，致使毒害物质的去除不能达标，纳滤技术的操作成本高的问题，该制备方法先采用相转化成膜法制得氯甲基聚砜（CMPSF）不对称微滤膜；然后通过表面化学改性，在微滤膜表面引入伯氨基；最后在构建‑NH2/S2O82‑表面引发体系的基础上，使叔胺单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯（DMAEMA）接枝聚合于膜表面，制得了接枝有功能大分子PDMAEMA的多孔接枝膜PSF‑g‑PDMAEMA。所制备的聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜可以对CrO42‑和MoO42‑两种毒性阴离子达到高效的去除。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离领域，具体涉及一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，该微滤膜具有结合阴离子的作用，其应用于水介质中阴离子的吸附和分离。
技术介绍
膜分离技术作为新型分离技术，在工业生产中得到了大规模应用，在现代化工生产中发挥着十分重要的作用，尤其在工业废水的处理与水环境的保护方面，膜分离技术是十分有效的技术之一，具有工艺简单、高效节能及操作方便等优点。在工业废水处理中，目前使用的压力驱动的固体膜大多为多孔膜，如微滤、超滤及纳滤膜，使用多孔膜去除与分离毒害物质的机理是截留筛分机制，即按被分离物质粒子体积的大小进行选择性截留。由于纳滤膜对相对分子质量在200-1000的有机物和高价离子都具有很高的截留率，且驱动压力也不十分高，还能保持较高的流通量，因此，在目前工业废水的深度处理（水质净化处理）中，比如印染废水、冶金废水、电镀废水、制药废水等的深度处理，纳滤膜分离技术发挥着十分重要的作用。但是，即使使用纳滤膜，对很多小分子物质的截留率也是很低的，致使毒害物质的去除不能达标，而且纳滤技术的操作成本也比较高。于是人们又采取新的措施进一步改进膜分离技术：（1）使膜分离与其它技术相组合（又称为集成技术），既能保持膜分离过程的高流通量，又能高效地去除毒害物质，比如膜分离技术藕合离子交换、膜分离-催化降解集成技术、膜分离-吸附过程相组合等；（2）设法对多孔膜进行改性，使多孔膜得以功能化，使之具有了吸附性能，这也是进一步发展膜分离技术的一个重要方向。比如，在膜材料中添加吸附剂颗粒，形成具有吸附能力的多孔复合膜；或通过化学改性，将离子交换基团、螯合基团、亲和配基、疏水配基等功能性基团引入多孔膜表面，使多孔膜对被分离或去除的物质产生强烈的吸附性能，其中，在多孔膜表面接枝具有吸附功能的大分子是一种十分有效的途径。聚砜类材料作为一类性能优异的膜材料近年来被广泛用于膜分离过程。这类材料由于在其主链上含有砜基和芳环，致使其具有优良的热稳定性、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性和高温熔融稳定性。此外聚砜类材料还具有优良的机械性能、电性能、透明性和食品卫生性。为了进一步提高聚砜膜的分离性能，聚砜膜的化学改性成为一种重要的手段。通过化学改性在聚砜类膜材料上引入一些功能性基团，使分离膜对某些组分具有一定的选择透过性。开发更多的聚砜膜改性方法，获得性能更优异的膜材料，必将促使聚砜类分离膜在更多领域、更严格的条件下获得更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中对很多小分子物质的截留率低，致使毒害物质的去除不能达标，纳滤技术的操作成本高的问题，提供：（1）一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜；（2）一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜的制备方法；（3）一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜应用于吸附和分离水介质中的阴离子；（4）一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜吸附性能测定方法。本专利技术中所用的氯甲基化聚砜CMPSF可以按照文献[王明娟，高保娇，杜俊玫，应用化学,2013，30(3):283-289] 中所述方法制备。本专利技术采用如下的技术方案实现：一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，由密实的皮层与大孔的支撑结构构成的聚砜基膜和叔胺功能化聚合物组成，结构如下式（Ⅰ），式（Ⅰ）。其膜厚度约为180μm，微孔孔径1-2μm，其中表面聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的接枝度为0.60-0.64mg/cm2。（一）聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜的制备方法，包括如下步骤：第一步，氯甲基化聚砜CMPSF基膜的制备：取0.8-1.0gCMPSF 溶于6-7mL一号溶剂中，并在搅拌条件下加入0.20-0.22g致孔剂，静置脱泡；将溶液倒在水平玻璃板上，刮匀，形成均匀薄层，迅速放入水浴中，相转化成膜；将膜置于蒸馏水中多次换水浸泡，真空烘干后，即得CMPSF不对称多孔基膜；第二步，氨基化聚砜膜的制备：将1gCMPSF不对称多孔膜浸泡在乙二胺中，使乙二胺与CMCPS膜表面的氯甲基发生亲核取代反应，20-25℃下浸泡15-20min后，将膜取出，用甲醇和蒸馏水反复浸泡洗涤，真空干燥，即得氨基化聚砜膜AMPSF；第三步，聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜的制备：将AMPSF膜置于60-70 mL 二号溶剂中，使之溶胀2 h，加入叔胺单体，通氮气30 min，然后将体系升温至50-55℃，加入引发剂，恒温并在搅拌下反应10-12h，将膜取出，用体积比1:1的甲醇与水的混合液浸泡、洗涤，真空干燥至恒重，即得聚砜侧链接枝聚叔胺PSF-g-PDMAEMA微滤膜。第一步中所述的一号溶剂为二甲基乙酰胺；所述的致孔剂为聚乙二醇PEG-400。第三步中所述的二号溶剂为体积比1:1的DMF和水的混合液；所述的叔胺单体为甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯DMAEMA，其用量为AMPSF膜和二号溶剂混合溶液的4.5-5 %；所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，其用量为叔胺单体质量的1-1.05%。（二）聚砜侧链接枝聚叔胺PSF-g-PDMAEMA微滤膜应用于水介质中阴离子的吸附和分离。（三）聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜吸附性能测定方法，包括如下步骤：以水介质中CrO42-和MoO42-两种毒性阴离子为目标去除物，以考察研究微滤膜PSF-g-PDMAEMA对它们的吸附性能。即配制浓度为10mmol/L、pH值系列变化的K2CrO4或Na2MoO4阴离子水溶液，将0.02 g的聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜PSF-g-PDMAEMA，准确测量其面积，并剪为几块，分别置于20mL上述水溶液中，然后在水浴恒温振荡器中15℃进行等温吸附实验，用分光光度法（λ=540nm）测定上清液中阴离子浓度，测定聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜PSF-g-PDMAEMA在不同pH条件下对它们的吸附性能。按公式（1）计算阴离子的平衡吸附量Qe，绘制等温吸附线。式中，Qe为平衡吸附量（mmol/cm2）；V为溶液体积（mL）；C0（mol/L）为阴离子（CrO42-或MoO42-）的初始浓度；Ce（mol/L）为阴离子（CrO42-或MoO42-）的平衡浓度；A（cm2）为微滤膜PSF-g-PDMAEMA的面积。以聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜PSF-g-PDMAEMA为滤膜，用针头式过滤器，所述针头式过滤器为呈凸字形阶梯状上下连通的容器，入口在顶端位置，底部为多孔支撑板，聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜覆盖在多孔支撑板表面，将其入口与注射器连接；在注射器吸入阴离子溶液80 mL，手推注射器实现溶液的滤过，用带有体积刻度的小烧杯接收过滤液；于不同体积间隔时测定过滤液中阴离子浓度，从而得出聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜PSF-g-PDMAEMA对两种毒性阴离子的分离去除效率。按公式（2）计算渗透溶液体积不同时阴离子的去除率RR（Removal rate）。 式中，Cf（mol/L）为进料液（Feed solution）中阴离子的初始浓度；Cp（mol/L）为渗透液（Permeated solution）中阴离子的浓度。本专利技术的有益效果如下：1. 设计并开发了一种制备聚砜功能接枝膜的方法，赋予聚砜膜吸附分离阴离子的新功能，拓宽了聚砜分离膜的应用。2. 并在传统分离膜的基础上提升了其分离选择性。这在聚合物功能接枝膜的制备方面具有明显的参考价值，且对于水环境治理具有重要的科学意义。为说明本专利技术微滤膜的化学结构，结合附图进一步本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，由密实的皮层与大孔的支撑结构构成的聚砜基膜和叔胺功能化聚合物组成，结构如下式（Ⅰ），式（Ⅰ）。
【技术特征摘要】
1.一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，由密实的皮层与大孔的支撑结构构成的聚砜基膜和叔胺功能化聚合物组成，结构如下式（Ⅰ），式（Ⅰ）。2.根据权利要求1所述的聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，其特征在于：其制备方法包括如下步骤：第一步，氯甲基化聚砜CMPSF基膜的制备：取0.8-1.0gCMPSF 溶于6-7mL一号溶剂中，并在搅拌条件下加入0.20-0.22g致孔剂，静置脱泡；将溶液倒在水平玻璃板上，刮匀，形成均匀薄层，迅速放入水浴中，相转化成膜；将膜置于蒸馏水中多次换水浸泡，真空烘干后，即得CMPSF不对称多孔基膜；第二步，氨基化聚砜膜的制备：将CMPSF不对称多孔基膜浸泡在乙二胺中，使乙二胺与CMPSF不对称多孔基膜表面的氯甲基发生亲核取代反应，20-25℃下浸泡15-20min后，将膜取出，用甲醇和蒸馏水反复浸泡洗涤，真空干燥，即得氨基化聚砜膜AMPSF；第三步，聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜的制备：将氨基化聚砜膜AMPSF置于60-70 mL 二号溶剂中，使之溶胀2 h，加入叔胺单体，通氮气30 min，然后将体系升温至50-55℃，加入引发剂，恒温并在搅拌下反应10-12h，将膜取出，用体积比1:1的甲醇与水的混合液浸泡、洗涤，真空干燥至恒重，即得聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜PSF-g-PDMAEMA。3.根据权利要求2所述的一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，其特征在于：第一步中所述的一号溶剂为二甲基乙酰胺；所述的致孔剂为聚乙二醇PEG-400。4.根据权利要求2或3所述的一种聚砜侧链接枝聚叔胺微滤膜，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：高保娇，王蕊欣，谢美娜，门吉英，崔坤俐，王晓刚，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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