一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法技术

本发明专利技术涉及一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法。本发明专利技术以溴甲基化聚砜、溴甲基化聚砜聚合物为出发原料，分别合成含有卟啉和环氧基团侧基的聚砜基膜混合液，将他们混合后流延在洁净的玻璃板上，烘干制备含有卟啉和环氧基团侧基的聚砜基膜；基膜经磺化、铵化和季铵化后，去离子水洗涤，得到单片型含酞菁基侧基的聚芳醚酮双极膜。本发明专利技术制备的双极膜通过亲核取代反应，在聚砜侧基上引入环氧基团，在聚砜分子链中引入阴、阳离子交换膜方法，省去了成膜工序和避免致癌物氯甲醚的使用。制备的双极膜带有自催化作用，双极膜电阻低，跨膜电压低。长期使用，也不会出现中间界面层鼓泡、开裂等复合型双极膜在使用过程中容易出现的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法
本专利技术涉及一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法，具体涉及在聚砜主链上引入含环氧基团取代基，含卟啉聚砜与含环氧基团聚砜共混成膜作为基膜材料，在基膜两侧通过环氧基团反应引入阴阳离子合成一种含有卟啉基团单片型聚砜双极膜制备方法。
技术介绍
双极膜是在离子交换膜技术基础上新开拓出的分支，并迅速发展成为当前膜
中的研究热点。它通常由阴离子交换层、阳离子交换层和使水急速分裂的中间催化层复合而成的具有三层结构的功能膜。在直流电场作用下，双极膜中间界面层水解离，在膜两侧分别得到H+和OH-，可以实现即时酸/碱的生产/再生。其应用领域涵盖了海水淡化、工业污水处理、食品浓缩与分离、医药工业、酸和碱制造工业等，使得加工过程更“绿色”、高效，也改变了传统工业分离和制备过程，为解决环境、化工、生物、海洋化工等领域中的技术难题带入新的生机和活力。双极膜的制备方法有两大类：(1)双膜复合型，这种结构使得阴阳离子层间始终存在物理界面粘合剂也使双极膜内的离子传递能力下降，膜的电阻较大，操作电流密度低应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法，其特征是：/n（1）将溴甲基化聚砜溶于有机溶剂Ⅰ N-甲基吡咯烷酮中，待聚合物完全溶解后，分别加入以取代基溴甲基摩尔计算1.05～1.5倍的含甲氧基苯酚和催化剂Ⅰ，室温反应5～24h后，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含甲氧基苯酚聚砜聚合物、过滤，沉淀物放入活水中浸泡24h，除去有机溶剂和未反应甲氧基苯酚、催化剂，过滤烘干，制得含甲氧基苯酚聚砜聚合物；所述的水/乙醇混合溶剂，二者体积比为1：0.5～1；/n（2）将含甲氧基苯酚聚砜聚合物溶解有机溶剂Ⅱ中，待聚合物物充分溶解后，装上恒压滴液漏斗，抽真空后，氮气保护；在冰浴条件下逐滴加入三溴...

【技术特征摘要】
1.一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法，其特征是：
（1）将溴甲基化聚砜溶于有机溶剂ⅠN-甲基吡咯烷酮中，待聚合物完全溶解后，分别加入以取代基溴甲基摩尔计算1.05～1.5倍的含甲氧基苯酚和催化剂Ⅰ，室温反应5～24h后，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含甲氧基苯酚聚砜聚合物、过滤，沉淀物放入活水中浸泡24h，除去有机溶剂和未反应甲氧基苯酚、催化剂，过滤烘干，制得含甲氧基苯酚聚砜聚合物；所述的水/乙醇混合溶剂，二者体积比为1：0.5～1；
（2）将含甲氧基苯酚聚砜聚合物溶解有机溶剂Ⅱ中，待聚合物物充分溶解后，装上恒压滴液漏斗，抽真空后，氮气保护；在冰浴条件下逐滴加入三溴化硼溶液,2h内滴加完毕，升至室温继续反应12h后停止反应；反应结束后，过滤，依次用二氯甲烷、甲醇、水洗涤多次，得到含羟基聚砜聚合物，于真空干燥箱80℃干燥24h备用；所述的三溴化硼溶液为三溴化硼溶解有机溶剂Ⅱ中配成；
（3）将含羟基聚砜聚合物溶解在有机溶剂Ⅲ中，升温至40～70℃，加入环氧氯丙烷和催化剂Ⅱ，恒温反应3～10h，将反应液倾入水/乙醇混合溶剂中，沉淀出含环氧基团聚砜聚合物、过滤，沉淀物放入活水中浸泡24h，除去有机溶剂和未反应环氧氯丙烷、催化剂，过滤烘干，制得含环氧基团取代基聚砜聚合物PSF-EG；所述的水/乙醇混合溶剂，二者体积比为1：0.5～1；
（4）将溴甲基化聚砜聚合物溶解在有机溶剂Ⅲ中，以溴甲基化聚砜聚合物分子链中溴甲基1摩尔计，按（0.2～1.02）：（0.2～1.02）的比例，将含羟基取代基卟啉和NaHCO3加入反应体系中，在氮气保护下升温至30～80℃，恒温反应3～10h；反应结束后，冷却至室温，用蒸馏水和甲醇的混合液为沉淀剂，沉淀出产物聚合物，并用混合溶液冲洗多次，真空干燥即得聚砜侧基键合有卟啉的聚合物(PL-PSF)；
（5）将PSF-EG和PL-PSF聚合物按10：（0.05～1.0）质量比投入NMP溶剂中，待聚合物完全溶解后，流延在洁净的玻璃板上，烘干制备含有卟啉和环氧基团侧基的聚砜基膜；
（6）含有卟啉和环氧基团侧基的聚砜基膜垂直放入反应器中，将反应器分割成两室，一室加入磺化试剂、另一室加入有机胺试剂，并使聚砜膜达到完全浸润状态；然后将反应器放到恒温水浴锅中进行磺化反应、胺化反应及季胺化，经去离子水洗涤、干燥后得到阳离子交换层和阴离子交换层，即得含卟啉基团的单片型聚砜双极膜；所述的聚砜基膜中含溴甲基聚砜，含溴甲基聚砜中重量百分含量为3.0-56.4%。


2.根据权利要求1所述的一种侧基键合卟啉基团的单片型聚砜双极膜制备方法，其特征是在步骤（1）中：
所述的溴甲基化聚砜为含甲基取代基聚砜进行溴甲基化得到，甲基溴化率在15～100%；
所述的甲基取代基为含邻甲基对苯二酚结构单元、含三甲基氢醌结构单元、含四甲基联苯二酚结构单元中的任意一种；
所述含甲氧基苯酚为对甲氧基苯酚、间甲氧基苯酚、邻甲氧基苯酚、2,3-二甲氧基苯酚、2,4-二甲氧基苯酚、2,5-二甲氧基苯酚、2,6-二甲氧基苯酚、3,4-二甲氧基苯酚、3,5-二甲氧基苯酚、3,6-二甲氧基苯酚、2,3,4-三甲氧基苯酚、3,4,5-三甲氧基苯酚、2,3,4,5-四甲氧基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雪红，李晓燕，丁富传，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建;35