一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用，以TB为基膜材料，磺化度为5‑20％的磺化聚砜为共混材料，N‑甲基‑2‑吡咯烷酮为溶剂，以乙二醇单甲醚为致孔剂，去离子水为凝固浴，采用非溶剂致相分离法制备磺化聚砜共混TB超滤膜。与现有技术相比，本发明专利技术TB聚合物和磺化聚砜共混之后因结构上有原有的中性胺及磺酸反应生成了相应的铵盐及磺酸根，表面接触角得以降低，亲水性增强，水通量增加，显著改善了膜的抗污染能力。

A sulfonated polysulfone blended T-B ultrafiltration membrane, its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用
本专利技术属于超滤膜领域，具体涉及一种磺化聚砜共混TB超滤膜、制备方法及其应用。
技术介绍
乳化油具有稳定的物化性质，随着乳化油分子量越来越小，乳化剂组成愈加复杂，对乳化油废水的处理技术带来极大的困难和挑战。膜分离技术因操作简便，选择性好、无相变，绿色无污染等特点是高效分离乳化油废水的方法之一。研究表明有机膜因自身表面能低和疏水性强直接用于含油废水处理时仍然存在膜易被污染、膜通量衰减、截留率下降，膜使用寿命降低和运行成本高等问题，因此膜材料改性(表面改性、化学改性和共混改性等)己经成为目前的研究热点。共混制膜是将不同聚合材料采用机械物理方法共混，以改进原聚合物的性能，形成具有特殊性能聚合物共混体系是其中的一个重要方向。据报道在商品聚偏氟乙烯(PVDF)和聚醚砜(PES)膜方面，采用共混改善膜材料的性能展开了大量的研究(PFSA/PVDF、PAN/PVDF、PVDF/CA、PVDF-HFP/PTFE和氧化石墨烯/PVDF、SPSF/PES、PES与杂萘联苯共聚醚砜和PVDF/EVOH等)，通过对共混体系的相容性、凝固浴、添加剂及其对膜性能的影响发现共混膜既保留了原有PVDF基膜材料的特性，又通过共混有效地调节了膜的亲疏水性、膜微孔结构和性能，为膜材料的性能改善提供了新途径。聚砜类膜具有优良的耐热性、耐紫外、抗氧化及良好的机械强度，然而其强疏水性导致分离膜在实际应用受限。为此在芳环通过磺化反应引入亲水的磺酸基制备了磺化聚砜(SPSF)，提高了亲水性，改善了其通量与抗污染性能，但是仍存在相转化后膜的平均孔径小，水通量小等问题。基于此将SPSF与PES等材料共混，发现共混膜的复合性，形态和性能受到SPSF添加的显著影响；最新Li等报道基于PES的共混膜发现PES/PSF混合部分兼容，导致热力学不稳定和瞬时分层，获得的膜具有指状结构，而PES/SPSF混合系统完全可以混合，因PES和SPSF聚合物之间的特异性相互作用，导致热力学稳定性和延迟分层，从而得到的膜具有海绵状不对称梯度结构，特别是SPSF与亲水性磺酸基团的表面分离行为通过相互扩散的过程促进了亲水性SPSf链向共混膜表面进行迁移以此增强了PES/SPSF共混膜的亲水性，最终使PES/SPSF共混膜具有较高的水渗透性和更好的抗污染能力。由邻联甲苯胺与二甲氧基甲烷进行缩聚反应得到阶梯状化合物base(TB)聚合物，因其主链中base重复单元具有V型刚性结构导致分子链的扭曲结构，阻碍了高分子链的堆积，能自具微孔。
技术实现思路
本专利技术提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜，具有良好的亲水性能、结构更加致密。本专利技术还提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，以base(TB)为基膜材料，磺化度(DS)为5-20％的磺化聚砜(SPSF)为共混材料，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂，以乙二醇单甲醚(EGM)为致孔剂，去离子水为凝固浴，采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备磺化聚砜共混TB超滤膜。本专利技术还提供了一种磺化聚砜共混TB超滤膜的应用，用于处理含油废水，对乳化油滴截留率可达到98.52％以上，大部分溶解在水中的乳化油都被去除，趋于199.1L/m2·h，FRR达到61.4％。本专利技术具体技术方案如下：一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，包括以下步骤：1)将base聚合物、磺化聚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇单甲醚混合，然后密封搅拌溶解，得到铸膜液；2)脱泡；3)采用非溶剂-水诱导凝胶相转化法制备磺化聚砜共混TB超滤膜。步骤1)中base聚合物的制备方法为：按照M.Carta,R.Malpass-Evans,M.Croad,Y.Rogan,M.Lee,I.Rose,N.B.Mckeown,ThesynthesisofmicroporouspolymersusingTroger'sbaseformation,Polym.Chem.5(2014)5267–5272.文献的方法合成。进一步的，步骤1)中base聚合物的制备方法具体为：在500mL圆底烧瓶中加入20g4,4’-二氨基-3,3’-二甲基联苯和35.84g二甲醇缩甲醛机械搅拌，冰水浴条件下缓慢滴加160mL三氟乙，滴加完毕后冰水浴条件下继续搅拌30min。然后室温条件下反应96h。所得溶液在氨水中沉淀并用去离子水洗涤，然后将沉淀溶于氯仿，在甲醇中沉淀并用甲醇溶液洗涤，真空干燥，即得。步骤1)中所述的磺化聚砜的磺化度DS为5-20％。高磺化度的SPSF经前期实验证实不利于作为共混改性材料。进一步的，步骤1)中所述base聚合物、磺化聚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇单甲醚的质量比为0.8-1:0.02-0.2:4-5:1。步骤1)所述搅拌溶解在25±2℃条件下进行转速2500r/min的搅拌。步骤2)中所述脱泡是指放入真空干燥箱在60℃下脱泡1h。步骤3)具体为：将步骤2)处理后的铸膜液倒入刮膜装置中，铸膜液铺展在玻璃板上，静置后，铺展有铸膜液的玻璃板浸入水中采用非溶剂诱导相转化法制成超滤膜。步骤3)中将脱泡后的铸膜液冷却至25±2℃，再倒入刮膜装置。步骤3)中所述的静置是指室温下静置1-30s，达到预蒸发的目的。步骤3)中所述浸入水中所用的水温度为25±2℃；所制备的磺化聚砜共混TB超滤膜厚度控制在100μm。优选的，将步骤3)制备的膜清洗。本专利技术提供的一种磺化聚砜共混TB超滤膜，采用上述方法制备得到。本专利技术提供的一种磺化聚砜共混TB超滤膜用于处理含油废水。本专利技术以base(TB)为基膜材料，磺化度(DS)为20％的磺化聚砜(SPSF)为共混材料，N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂，以乙二醇单甲醚(EGM)为致孔剂，去离子水为凝固浴，采用非溶剂致相分离法(NIPS)制备磺化聚砜共混TB超滤膜，溶剂与非溶剂双向扩散传质速度快易于膜孔的形成。与现有技术相比，本专利技术base聚合物和磺化聚砜共混之后因结构上有原有的中性胺及磺酸反应生成了相应的铵盐及磺酸根，表面接触角得以降低，亲水性增强，水通量增加，显著改善了膜的抗污染能力，进一步发现磺化聚砜共混TB超滤膜(简称SPSF/TB共混膜)形态与结构上完全变成梯度海绵孔结构，较大共混比时因有机高分子盐形成，导致聚合物交联呈现独特的网状结构。与纯TB膜相比，SPSF/TB水通量JWC达到274.92-343.21L/m2·h(操作压力为0.1MPa)，通量恢复率值FRR达到61.11％-67.45％，分别提升了42.88％-78.37％和67.4％-84.8％。此外探索了SPSF/TB共混膜在水处理中的潜在应用，在较优条件下对乳化油截留率可达到98.52％以上，3个循环后水通量趋于199.1L/m2·h，FRR达到61.6％。附图说明图1为对比例1制备的膜接触角照片；图2为实施例1制备的SPSF/TB共混膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n1)将

【技术特征摘要】
1.一种磺化聚砜共混TB超滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)将base聚合物、磺化聚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇单甲醚混合，然后密封搅拌溶解，得到铸膜液；
2)脱泡；
3)采用非溶剂-水诱导凝胶相转化法制备磺化聚砜共混TB超滤膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述base聚合物、磺化聚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮和乙二醇单甲醚的质量比为0.8-1:0.02-0.2:4-5:1。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的磺化聚砜的磺化度DS为5-20％。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述脱泡是指放入真空干燥箱在60℃下脱泡1h。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海，李南文，张晨，殷久龙，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34