一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法，该方法先合成3

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法


[0001]本专利技术涉及一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法，属于膜


技术介绍

[0002]随着世界经济的发展，每年排放的以含油废水和乳化油为代表的油水混合物会造成巨大的经济损失，并危害生态环境和人类健康。传统的撇油、浮选、吸附、离心等油水分离方法不足以分离粒径小于20μm的乳化油，这对油水分离技术提出了新的挑战。因此，迫切需要开发高效的分离技术和材料进行含油废水的净化。近年来，受生物启发的超浸润分离膜的研究对解决该油水混合物尤其是乳液的分离提供了新的思路。然而，如何通过简易的方法赋予疏水聚合膜在空气中超亲水和水下超疏油的特性，进行水包油型乳液的高效分离，依然是挑战所在。
[0003]基于多巴胺及其衍生物的仿生粘合策略因操作简单、普适性强、形成的涂层易于功能化修饰等突出优势，在膜亲水改性方面得到了广泛的关注。然而，单独的涂层，如聚多巴胺(PDA)涂层，往往存在耗时较长、亲水性受限、稳定性和均匀性差的问题，限制了其在抗污染表面构筑方面的应用。因此，传统的单一聚多巴胺改性方法，对分离膜的亲水改性有限。
[0004]中国专利文献CN110743371A公开了一种接枝亲水聚合物仿生超滤膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、亲水性共聚物的制备：通过自由基聚合方法将SBMA与GMA共聚，制备链段可控的亲水性共聚物；步骤二、多巴胺接枝亲水聚合物的制备：将亲水性共聚物与多巴胺开环反应，制备多巴胺接枝亲水聚合物；步骤三、将步骤二得到的多巴胺接枝亲水聚合物溶于pH值为8.0～10.0的PBS混合液中，完全溶解；步骤四：将基膜浸入步骤三的溶液中8～12h，取出清水洗净，干燥；步骤五：重复步骤四1～3次。虽然该方法可以提高膜的亲水性，实现对超滤膜表面的亲水可控改性，但亲水性共聚物的合成以及多巴胺接枝亲水聚合物的制备过程步骤繁琐、耗时长、温度高，导致能耗高、成本高。
[0005]两性离子化合物水合能力强、合成简单，能够作为高效的亲水性修饰物引入到仿生粘合涂层中。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法。
[0007]本专利技术通过仿生粘合剂与氨基功能化氧化胺对微孔膜进行改性，改性后的膜在空气中超亲水，水下超疏油，用于水包油型乳液的高效分离。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法，包括步骤如下：
[0010]1)氨基功能化氧化胺的制备：在60～80℃下，向3
‑
二甲氨基丙胺水溶液中边搅拌
边逐滴加入过氧化氢水溶液，在通氧气条件下反应6～48h，反应完成后，利用有机溶剂反复进行萃取，得到的产物真空干燥，得到3
‑
氨丙基二甲基氧化胺(APDMAO)；
[0011]2)浸泡液的配制：将仿生粘合剂和步骤1)得到的3
‑
氨丙基二甲基氧化胺加入到Tris
‑
HCl缓冲溶液中，混合均匀，得浸泡液；
[0012]3)膜的亲水性修饰：将聚合物微孔膜用溶剂润湿洗去杂质，然后浸泡至步骤2)的浸泡液中，浸泡后用去离子水清洗干净，干燥，完成微孔膜的改性。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤1)中，3
‑
二甲氨基丙胺水溶液的质量分数为5％～15％。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤1)中，过氧化氢水溶液的质量分数为25
‑
35％。
[0015]根据本专利技术，所述步骤1)中，3
‑
二甲氨基丙胺水溶液中3
‑
二甲氨基丙胺与过氧化氢水溶液中过氧化氢的摩尔比为1:(1～2)。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤1)中，有机溶剂为乙酸乙酯、乙腈或丙酮中的一种。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤1)中，真空干燥的温度为60～70℃，时间为12～48h。
[0018]步骤1)中，氨基功能化氧化胺的制备见下式Ⅰ所示，得到的3
‑
氨丙基二甲基氧化胺(APDMAO)为氨基功能化的小分子两性离子化合物。
[0019][0020]反应物3
‑
二甲氨基丙胺(DMAPA)分子量：102.18；产物3
‑
氨丙基二甲基氧化胺(APDMAO)：118.18。
[0021]根据本专利技术优选的，步骤2)中，仿生粘合剂为多巴胺、邻苯二酚、左旋多巴、单宁酸、没食子酸或表没食子儿茶素没食子酸酯中的一种。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤2)中，浸泡液中仿生粘合剂的浓度为0.5～4g/L，仿生粘合剂与3
‑
氨丙基二甲基氧化胺的质量比为1：(0.5～5)。
[0023]根据本专利技术优选的，步骤2)中，Tris
‑
HCl缓冲溶液的浓度为10～100mmol/L，pH为8
‑
9。
[0024]根据本专利技术优选的，步骤3)中，聚合物膜为疏水聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚丙烯(PP)微孔膜中的一种。
[0025]聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚丙烯(PP)微孔膜为商品膜，市购产品。
[0026]根据本专利技术优选的，步骤3)中，溶剂为乙醇、异丙醇或丙酮中的一种。
[0027]根据本专利技术优选的，步骤3)中，所述的浸泡为室温下浸泡4～24h。
[0028]根据本专利技术优选的，步骤3)中，干燥温度为30～45℃。
[0029]一种亲水改性微孔膜，采用上述方法制得。
[0030]根据本专利技术优选的，亲水改性微孔膜的应用，用于油水乳液分离。
[0031]相比于其他两性离子官能团，本专利技术中3
‑
氨丙基二甲基氧化胺(APDMAO)的两性离子官能团具有电荷超短距特性，因而具有更优异的水合能力，在膜亲水改性方面具有更大优势。氨基功能化氧化胺能与仿生粘合剂在膜表面通过共价键及非共价键相互作用，赋予改性膜优异的抗油污染特性、油水乳液分离性能和稳定性。
[0032]本专利技术的有益效果如下
[0033]1.本专利技术利用仿生粘合剂的粘附特性以及亲水性修饰剂的亲水特性，将仿生粘合剂与3
‑
氨丙基二甲基氧化胺形成功能涂层修饰到疏水微孔膜表面，与单独的仿生粘合涂层相比，本专利技术亲水改性效果更加显著，能够赋予膜空气中超亲水(水接触角≈0
°
)和水下超疏油(油接触角＞150
°
)的特性，从而有利于其在分离水包油型乳液时的高通量(＞2000Lm
‑2h
‑1bar
‑1)和高分离效率(＞99.0％)。
[0034]2.由于仿生粘合剂的强粘附特性以及其与氨基功能化氧化胺之间的共价和非共价键合，通过本专利技术改性获得的膜不仅具备高油水分离效率，还具有良好的化学稳定性、结构稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生粘合剂与氧化胺对微孔膜表面亲水改性的方法，包括步骤如下：1)氨基功能化氧化胺的制备：在60～80℃下，向3
‑
二甲氨基丙胺水溶液中边搅拌边逐滴加入过氧化氢水溶液，在通氧气条件下反应6～48h，反应完成后，利用有机溶剂反复进行萃取，得到的产物真空干燥，得到3
‑
氨丙基二甲基氧化胺(APDMAO)；2)浸泡液的配制：将仿生粘合剂和步骤1)得到的3
‑
氨丙基二甲基氧化胺加入到Tris
‑
HCl缓冲溶液中，混合均匀，得浸泡液；3)膜的亲水性修饰：将聚合物微孔膜用溶剂润湿洗去杂质，然后浸泡至步骤2)的浸泡液中，浸泡后用去离子水清洗干净，干燥，完成微孔膜的改性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，3
‑
二甲氨基丙胺水溶液的质量分数为5％～15％，过氧化氢水溶液的质量分数为25
‑
35％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，3
‑
二甲氨基丙胺水溶液中3
‑
二甲氨基丙胺与过氧化氢水溶液中过氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宁，张娜，李楠，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：