一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于超滤膜制备技术领域，具体涉及一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜及其制备方法。本发明专利技术提供的羧基化聚芳醚腈类超滤膜的材质为羧基化聚芳醚腈类共聚物；所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm。本发明专利技术提供的羧基化聚芳醚腈类超滤膜能够高效分离废水中的无机盐和染料，同时，本发明专利技术提供的羧基化聚芳醚腈类超滤膜的渗透通量较高。腈类超滤膜的渗透通量较高。

【技术实现步骤摘要】
一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于超滤膜制备
，具体涉及一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国人口数量增长及人民生活水平的提高，纺织工业得到了快速、持续的发展，与之相伴的染料生产及织物印染技术也得到了充分的发展。然而，印染工艺排放的高盐、高色度印染废水也严重危害水资源健康。
[0003]膜分离技术是一种低能耗、高分离效率、无污染的新兴水处理技术。目前，膜分离技术的机理是通过对超滤膜或紧致超滤膜表面孔径的调控，使尺寸相对更大的染料分子被有效截留而无机盐恰好能通过。
[0004]在印染废水净化处理中，常用的分离膜多为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯的纳滤膜或紧致超滤膜，上述纳滤膜或紧致超滤膜的孔径为2nm左右，对无机盐截留率较高，且渗透通量低，一般为10～90L
·
m
‑2·
h
‑1·
bar，阻碍了印染废水的处理。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜及其制备方法和应用。本专利技术提供的羧基化聚芳醚腈类超滤膜能够高效分离废水中的无机盐和负电荷染料；同时，本专利技术提供的羧基化聚芳醚腈类超滤膜的渗透通量较高。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的材质为羧基化聚芳醚腈类共聚物；所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm。
[0008]优选地，所述羧基化聚芳醚腈共聚物具有式I所示结构：
[0009][0010]所述式I中，Ar包括
[0011]所述式I中，x+y＝1且0＜x≤1；n为100～350之间的正整数。
[0012]优选地，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物的数均分子量为4.0
×
104～1.2
×
105。
[0013]优选地，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物的制备，包括以下步骤：
[0014]将2,6
‑
二氯苯甲腈、双酚类单体、碱式碳酸盐、带水剂和有机溶剂混合，得到混合体系；
[0015]将所述混合体系依次进行成盐反应和聚合反应，得到所述羧基化聚芳醚腈类共聚物。
[0016]优选地，所述成盐反应的温度为135～160℃，时间为2～8h；
[0017]所述聚合反应的温度为160～200℃，时间为3～6h。
[0018]优选地，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的厚度为90～105μm。
[0019]本专利技术还提供了所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0020]将羧基化聚芳醚腈类共聚物、添加剂和有机溶剂混合，得到铸膜液；
[0021]将所述铸膜液涂覆至基板材料，然后进行凝固浴处理，得到所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜。
[0022]优选地，所述的添加剂包括有机添加剂或无机添加剂，所述有机添加剂包括聚乙二醇和/或聚乙烯基吡咯烷酮；所述无机添加剂包括氯化钾和/或氯化铵。
[0023]优选地，所述的有机溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺和N
‑
甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0024]本专利技术还提供了所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜或上述制备方法制备得到的羧基化聚芳醚腈类超滤膜在分离带负电荷染料和无机盐中的应用。
[0025]本专利技术提供了一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的材质为羧基化聚芳醚腈类共聚物；所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm。本专利技术中，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物分子链中
‑
CN基团的强吸电子性，会导致羧基化聚芳醚腈类超滤膜相较于传统膜材料(聚砜膜、聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜)具有更低的电位。同时羧基化聚芳醚腈类共聚物中的
‑
COOH基团能够赋予羧基化聚芳醚腈类超滤膜点电荷特性，遇水分解产生
‑
COO
‑
，使得羧基化聚芳醚腈类超滤膜带负电荷。因此，当分离负电荷染料和无机盐时，负电荷染料以团聚状态存在，团聚的负电荷染料分子周围形成电子云；与带负电荷的羧基化聚芳醚腈类超滤膜产生斥力，进而使负电荷染料被完全截留。而小分子的无机盐在水中以离子形式游离，斥力效果大幅减小，可以顺利通过羧基化聚芳醚腈类超滤膜，实现与
负电荷染料的分离。而且，由于羧基化聚芳醚腈类超滤膜和染料之间的静电作用放宽了分离膜对膜致密程度的要求，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm，有利于无机盐离子的顺利通过，在保证分离效果的同时大幅提高了渗透通量。
附图说明
[0026]图1为实施例1制备得到的完全羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
100％)的核磁图；
[0027]图2为实施例1～2和对比例1制备的完全羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
100％)、部分羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
60％)和双酚A型聚芳醚腈的红外光谱图；
[0028]图3为实施例1～2和对比例1制备的完全羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
100％)、部分羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
60％)和双酚A型聚芳醚腈的热重分析图；
[0029]图4为实施例1～2和对比例1制备的完全羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
100％)、部分羧基化酚酞啉型聚芳醚腈(PEN
‑
COOH
‑
60％)和双酚A型聚芳醚腈的差式扫描量热分析图；
[0030]图5为对比例1～5和实施例1所述制膜材料的Zeta电位分析图；
[0031]图6为实施例1制备得到的PEN
‑
COOH膜染料/无机盐分离性能图；
[0032]图7为实施例1备得到的PEN
‑
COOH膜对CR、EB、CBB、RB染料截留前、后渗透液的紫外吸光度对比图；
[0033]图8为实施例1备得到的PEN
‑
COOH膜截面扫描电镜图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的材质为羧基化聚芳醚腈类共聚物；所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm。
[0035]本专利技术中，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的厚度优选为90～105μm，进一步优选95～105μm。
[0036]在本专利技术中，如无特殊说明，本专利技术所用原料均优选为市售产品。
[0037]本专利技术中，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羧基化聚芳醚腈类超滤膜，其特征在于，所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的材质为羧基化聚芳醚腈类共聚物；所述羧基化聚芳醚腈类超滤膜的孔径为10～12nm。2.根据权利要求1所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜，其特征在于，所述羧基化聚芳醚腈共聚物具有式I所示结构：所述式I中，Ar包括所述式I中，Ar包括所述式I中，x+y＝1且0＜x≤1；n为100～350之间的正整数。3.权利要求1或2所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜，其特征在于，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物的数均分子量为4.0
×
104～1.2
×
105。4.权利要求2所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜，其特征在于，所述羧基化聚芳醚腈类共聚物的制备，包括以下步骤：将2,6
‑
二氯苯甲腈、双酚类单体、碱式碳酸盐、带水剂和有机溶剂混合，得到混合体系；将所述混合体系依次进行成盐反应和聚合反应，得到所述羧基化聚芳醚腈类共聚物。5.根据权利要求4所述的羧基化聚芳醚腈类超滤膜，其特征在于，所述成盐反应的温度为135～160℃，时间为2～8h；所述聚合反...

【专利技术属性】
技术研发人员：于有海，王琦，陈春海，代凤娜，钱广涛，姚佳楠，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：