一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法技术

本发明专利技术公开了一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，解决了现有疏水型高分子膜亲水性差、易污染及改性成本高的问题，该方法首先采用多酚、端氨基聚乙二醇、端氨基多臂聚乙二醇配制多酚改性液，接着将经过异丙醇、去离子水处理的疏水型高分子膜浸泡在多酚改性液中进行表面改性，最后将高分子膜取出洗净保存在去离子水中或室温干燥保存。本发明专利技术方法所采用的亲水改性剂提高了膜的亲水性和抗污染性，交联剂起交联作用使膜的稳定性提高，改性后的高分子膜既保留了膜本身的优良特性又改善了膜的表面性能，其接触角降低、水通量显著增大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子膜表面改性
，具体涉及一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法。
技术介绍
膜分离技术是21世纪具有广阔前景的一项高新技术。近年来，膜分离技术在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，尤其是在水处理方面的作用更是举足轻重。根据所处理的不同物质的特点，要求所用的膜材料具有良好的热稳定性、化学稳定性、耐酸碱及耐微生物侵蚀和耐氧化性等性能(陈天放,梅凯,孙文全.PVDF有机膜改性技术的研究进展[J].安徽化工,2010,36(6):8-11.)。在目前所使用的膜材料中，以聚偏氟乙烯(PVDF)膜和聚砜(PSF)膜为例。聚偏氟乙烯膜材料由于机械强度高、化学性能稳定、制备工艺简单以及成本较低等诸多优点(郭俊连.表面活性剂对PVDF平板超滤膜结构与性能的影响[D].华东理工大学,2013.)而被广泛应用；聚砜膜是一种化学稳定性好、机械强度高的膜材料，具有优良的渗透性、耐温性、耐溶剂性和高的机械强度，广泛应用于超滤、微滤、反渗透、气体分离等方面(徐又一,徐志康.高分子膜材料[M].化学工业出版社,2005.；袁晓燕,盛京,吕晓龙,等.高分子多孔膜的表面改性与抗污染研究[J].化学工业与工程,2003,20(2):95-99.)。但疏水型高分子膜本身具有较强的疏水性，在使用过程中截留物易吸附在膜表面及膜孔内致使膜孔堵塞，使得膜体的抗污染性能下降，并且清洗十分困难。因此疏水型高分子膜通常具有很低的水通量，降低了生产效率，并且在较高的操作压力下，膜结构有可能遭到破坏，使膜的使用寿命降低。所以，为了扩大疏水型高分子膜的应用范围与使用寿命，提高疏水型高分子膜的亲水性能显得尤其重要。研究表明，膜的水通量和抗污染能力与膜的亲疏水性有很大的关系。亲水型高分子膜具有较高的表面张力，能够与水分子形成氢键，在膜表面形成一层保护层，从而减少有机物在膜表面的吸附和对膜孔的堵塞，并增加膜通量。而疏水型高分子膜表面张力低，对水分子有排斥作用，有机污染物相对容易与膜直接作用而形成污染(Du J R,Peldszus S,Huck P M,et al.Modification of poly(vinylidene fluoride)ultrafiltration membranes with poly(vinyl alcohol)for fouling control in drinking water treatment[J].Water Research,2009,43(18):4559-68.；Liu F,Abed M R M,Li K J.Preparation and characterization of poly(vinylidene fluoride)(PVDF)based ultrafiltration membranes using nanoγ-Al2O3[J].Journal of Membrane Science,2011,366(1-2):97-103.)。由于亲水性材料制备的水处理膜存在机械强度差、易于生物降解等问题，因此对疏水性水处理膜进行亲水改性已成为制备高通量水处理膜的主要方法。近年来，多酚化合物以其优异的界面性能而被广泛的应用于薄膜表面改性研究领域(Lee H,Dellatore S M,Miller W M,et al.Mussel-inspired surface chemistry for multifunctional coatings[J].science,2007,318(5849):426-430.；Barrett D G,Sileika T S,Messersmith P B.Molecular diversity in phenolic and polyphenolic precursors of tannin-inspired nanocoatings[J].Chemical Communications,2014,50(55):7265-7268.)本专利技术采用简单的浸没涂覆方法，利用多酚结构的界面作用将其涂覆在高分子膜表面，同时通过迈克尔加成反应将亲水改性剂和交联剂引入薄膜表面，同时提高了高分子膜的亲水性、防污染性和亲水稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，该方法具有操作工艺简单、改性成本低、改性后的膜亲水性好、水通量高、稳定性提高等优点。本专利技术实现上述目的所采用的技术方案如下：一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，包括以下步骤：(a)配制一定浓度的多酚溶液，向其中加入亲水改性剂和交联剂并搅拌均匀，调整混合溶液pH至碱性得多酚改性液；(b)将疏水型高分子膜依次置于异丙醇、去离子水、多酚改性液中浸泡；(c)表面改性完成后，将高分子膜取出用去离子水冲洗多遍，保存。上述方案中，所述多酚溶液由单宁、多巴胺、焦棓酸、儿茶酚、表焙儿茶素中的一种溶于去离子水配制而成，多酚溶液浓度为1-10mg/mL。上述方案中，所述亲水改性剂为分子量200-2000的端氨基聚乙二醇，其加入量为每100mL多酚溶液加入0.1-0.6g。上述方案中，交联剂为端氨基多臂聚乙二醇，其加入量为每100mL多酚溶液加入0.1-0.6g，端氨基多臂聚乙二醇的结构如下：其中m的取值范围为2-4。上述方案中，所述疏水型高分子膜为聚偏氟乙烯膜、聚砜膜中的一种。上述方案中，所述聚偏氟乙烯膜或聚砜膜均为孔径0.22μm的微滤膜。上述方案中，高分子膜在多酚改性液中浸泡进行表面改性的温度为20-60℃，时间为1-24h。上述方案中，改性好的高分子膜保存在去离子水中或室温干燥保存。优选的，该改性方法具体为：首先配制浓度为6mg/mL的单宁溶液，取0.4g分子量为600的亲水改性剂端氨基聚乙二醇和0.4g m值为3的交联剂端氨基多臂聚乙二醇，将两者同时加入到100mL配制好的单宁溶液中，用TRIS缓冲剂调节溶液PH等于7.8；接着将PVDF膜放入异丙醇中浸泡清洗0.5h，再将润湿的PVDF膜放入去离子水中浸泡1h，将预处理后的PVDF膜放入配制好的多酚改性液中，在40℃的条件下浸泡12h进行表面改性；改性完成后，将PVDF膜取出用去离子水冲洗多遍，将其保存在去离子水中或室温干燥保存，得到亲水改性的PVDF薄膜样品。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)采用多酚对疏水型高分子膜进行改性，降低了成本，操作工艺简单可行；(2)所采用的亲水改性剂提高膜的亲水性和抗污染性，交联剂起交联作用，使膜的稳定性提高，进而提高了膜的亲水性；(3)改性后的高分子膜既保留了膜本身的优良特性，又改善了膜的表面性能，改性后的膜亲水性好，接触角降低，水通量显著增大。具体实施方式为使本领域普通技术人员充分理解本专利技术的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步充分说明，所列举的实施例仅用于说明和解释，对本专利技术的技术方案和保护范围不构成任何限定。本专利技术配制多酚溶液所使用的多酚包括单宁(Tannin，TA)、多巴胺(Dopamine，DA)、焦棓酸(Pyrogallol，PG)、儿茶酚(Catechol)、表焙儿茶素(Epigallocatechin，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)配制一定浓度的多酚溶液，向其中加入亲水改性剂和交联剂并搅拌均匀，调整混合溶液pH至碱性得多酚改性液；(b)将疏水型高分子膜依次置于异丙醇、去离子水、多酚改性液中浸泡；(c)表面改性完成后，将高分子膜取出用去离子水冲洗多遍，保存。

【技术特征摘要】
1.一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)配制一定浓度的多酚溶液，向其中加入亲水改性剂和交联剂并搅拌均匀，调整混合溶液pH至碱性得多酚改性液；(b)将疏水型高分子膜依次置于异丙醇、去离子水、多酚改性液中浸泡；(c)表面改性完成后，将高分子膜取出用去离子水冲洗多遍，保存。2.如权利要求1所述的一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于：所述多酚溶液由单宁、多巴胺、焦棓酸、儿茶酚、表焙儿茶素中的一种溶于去离子水配制而成，多酚溶液浓度为1-10mg/mL。3.如权利要求1所述的一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于：所述亲水改性剂为分子量200-2000的端氨基聚乙二醇，其加入量为每100mL多酚溶液加入0.1-0.6g。4.如权利要求1所述的一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于：所述交联剂为端氨基多臂聚乙二醇，其加入量为每100mL多酚溶液加入0.1-0.6g，端氨基多臂聚乙二醇的结构如下：其中m的取值范围为2-4。5.如权利要求1所述的一种多酚涂覆改性疏水型高分子膜亲水性的方法，其特征在于：所述疏水型高分子膜为聚偏氟乙烯膜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴力立，温宏基，张松峰，张超灿，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42