一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用。TB与1,3丙磺酸内酯溶解在三氯甲烷溶剂中，通过高温加热，TB上的叔胺基和1,3

【技术实现步骤摘要】
一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于超滤膜制备领域，具体涉及一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超滤(UF)以其节能、操作简便、分离效率高等优点，广泛应用于印染废水、食品和生物制药废水、反渗透预处理等领域。然而，在应用过程中，膜通量小、耐污染性能差是水处理膜存在的主要问题。膜污染主要体现在胶体、无机颗粒、有机物、生物质等在过滤过程中对膜孔道的堵塞，导致膜分离性能的急剧下降。因此，高通量及抗污染性是有机膜材料在应用过程中需要解决的关键问题。
[0003]base(TB)是一类自具微孔结构的聚合物，由于其分子本身独特的扭曲结构，近年来在气体分离膜、阴离子交换膜和超滤膜等领域引起了广泛的关注和研究。通常，TB聚合物是以芳香族二胺单体和二甲氧基甲烷为原料，通过简单的聚合步骤合成的，其化学结构和聚合结构可以通过重复单元或大量侧链结构进行设计调整。
[0004]两性离子聚合物作为抗蛋白污染的新一代抗污染材料被广泛用于改善膜的抗污染性能。其中，共混法是通过在膜材料中引入功能聚合物来调节膜结构和性能的一种简便、通用的方法。但是，这种方法也受到共混聚合物之间相容性的限制，相容性差很可能导致膜表面不规则，表面形成大孔等缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法，通过TB结构上的叔胺基与1，3
‑
丙磺酸内酯反应，创新性地合成了两性离子改性TB聚合物(称为ZTB)，这种聚合物具备高亲水性，与TB具有相似的自具微孔骨架结构。
[0006]本专利技术另一目的在于提供一种超滤膜及其制备方法，利用ZTB与TB具有的良好兼容性，将ZTB聚合物和TB聚合物共混，改善TB超滤膜的疏水性和抗污染性能。
[0007]本专利技术还有一个目的在于提供一种超滤膜的应用，用于废水处理。
[0008]本专利技术具体技术方案如下：
[0009]一种两性离子改性TB聚合物的制备方法，具体为：
[0010]将TB聚合物与1,3
‑
丙磺酸内酯混合溶解在溶剂中，加热反应，再冷却至室温，沉淀，过滤，真空干燥，即得ZTB聚合物。
[0011]所述TB聚合物为：将邻联甲苯胺和二甲氧基甲烷混合，冰浴条件下滴加三氟乙酸，滴加完成后，在室温下搅拌反应4
‑
5天；随后在氨水中沉淀，将沉淀物过滤后，加入三氯甲烷进行溶解，边搅拌边呈丝状倒入甲醇中再次沉淀，沉淀物进一步用甲醇洗涤后放入阴凉通风处自然干燥，即得TB聚合物。
[0012]滴加三氟乙酸的速度控制为：每2s滴加1滴；
[0013]所述邻联甲苯胺与二甲氧基甲烷的摩尔比为1:5；
[0014]所述冰浴条件为0
‑
4℃；
[0015]所述邻联甲苯胺与三氟乙酸的用量比为0.58
‑
0.59mol/L。
[0016]所述TB聚合物与1,3
‑
丙磺酸内酯摩尔比为5:1；
[0017]所述TB聚合物在溶剂中浓度为0.24mol/L；
[0018]进一步的，TB聚合物与1,3
‑
丙磺酸内酯(C3H6O3S)混合溶解在三氯甲烷中；
[0019]所述加热反应是指60
±
2℃加热反应3
‑
3.5h；
[0020]所述沉淀为在乙醚中沉淀。
[0021]所述干燥为60
±
2℃真空干燥箱中放置12
‑
14h；
[0022]本专利技术提供的一种两性离子改性TB聚合物，采用上述方法制备得到；制备的两性离子改性TB聚合物即为ZTB聚合物。
[0023]本专利技术提供的一种超滤膜，利用上述TB、ZTB聚合物制备得到，具体制备方法为：
[0024]将TB聚合物与ZTB聚合物混合溶解在溶剂中，脱泡，铸膜，即得超滤膜。
[0025]所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)。
[0026]所述ZTB聚合物在铸膜液中的质量浓度为0.5
‑
3％；优选为1％；
[0027]所述TB聚合物与ZTB聚合物的质量比为：1.75
‑
1.5：0.05
‑
0.3；
[0028]所述ZTB聚合物与溶剂的质量比为0.05
‑
0.3:8.2；
[0029]将TB聚合物与ZTB聚合物混合溶解在溶剂中，在25
±
2℃条件下搅拌12
‑
14h；再进行脱泡处理；
[0030]所述脱泡是指在60
±
2℃真空干燥箱中脱泡3h；
[0031]所述铸膜条件为：常温空气条件下，将脱泡后所得铸膜液均匀的倾倒在干净的玻璃板上，使用将高度调整至150
±
2μm的刮刀，以1.5
±
0.1m/min的速度，将铸膜液均匀的涂在玻璃板上。平铺在玻璃板上的铸膜液在空气中预蒸发10
‑
12s后，转至25
±
2℃的去离子水中进行相转变，沉淀成膜，将膜片放至去离子水中浸泡48
±
2h，并每6
‑
7h换水1次，以完全去除膜中残留的溶剂，即得超滤膜。
[0032]本专利技术提供的一种超滤膜，采用上述方法制备得到。
[0033]本专利技术提供的一种超滤膜的应用，用于废水处理。
[0034]当相互共混的聚合物具有相似的分子结构时，整个共混体系则表现出良好的相容性，这有利于提高膜的分离性能和长期稳定性。因此，在使用共混法调控膜结构的前提下，本专利技术考虑对同一聚合物分子采用两性离子改性，来同时提高聚合物间的相容性和所制备膜的亲水性。
[0035]本专利技术在两性离子聚合物具有高亲水性结构基础上，通过TB上的叔胺基和1,3
‑
丙磺酸内酯反应，创新性地合成了两性离子改性聚合物ZTB。考虑到ZTB聚合物与TB聚合物具有良好的相容性，将其与TB聚合物共混以改善TB超滤膜的疏水性。通过核磁共振氢谱(1H NMR)和X射线光电子能谱(XPS)对ZTB聚合物的结构进行证实，随后通过ZTB/TB不同的共混比，来对膜进行结构和性能上的调控。
[0036]与现有技术相比，本专利技术提供了一种简单有效的方法对TB聚合物进行两性离子化改性来合成制备新型聚合物ZTB。TB与1,3丙磺酸内酯溶解在三氯甲烷溶剂中，通过高温加热，TB上的叔胺基和1,3
‑
丙磺酸内酯进行季铵化反应，所形成的季铵基(
‑
C
‑
N
+
)和支链上
的
‑
SO3‑
形成两性离子聚合物。这种ZTB聚合物不仅具备高亲水性，而且与TB具有相似的骨架结构，与TB进行共混可以有良好的相容性。ZT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性离子改性TB聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体为：将TB聚合物与1,3
‑
丙磺酸内酯混合溶解在溶剂中，加热反应，再冷却至室温，沉淀，过滤，真空干燥，即得ZTB聚合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述TB聚合物与1,3
‑
丙磺酸内酯摩尔比为5:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为三氯甲烷。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应是指加热反应是指60
±
2℃加热反应3
‑
3.5h。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述两性离子改性TB聚合物制备方法制备的两性离子改性TB聚合物。6.一种超滤膜，其特征在于，利用权利要求1...

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