聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的
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第42卷第5期2022年5月Vol.42No.5May ,2022工业水处理Industrial Water TreatmentDOI :10.19965/ki.iwt.2021-0361高性能疏松纳滤膜的制备研究进展樊华1,王一雯1,2,姜钦亮2,范敏2,桂双林2,韩飞2(1.南昌大学资源环境与化工学院,鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室,江西南昌330031;2.江西省科学院能源研究所,江西南昌330096)[摘要]疏松纳滤(Loose nanofiltration ,LNF )是近几年发展迅速并得到大量研究的一种纳滤分离技术。
LNF 膜是一种具有纳滤(NF )和超滤(UF )边界孔径的膜,可以在较低的压力下应用且具有较高的选择性,应用前景广阔,尤其在生物质和废水资源化方面表现出明显的优势,是目前的研究热点之一。
介绍了近年来关于LNF 膜在运行机理、制备方法和应用范围等方面的研究进展;重点介绍了目前LNF 膜的制备方法,这些方法主要是通过提升膜表面的亲水性来提升膜的分离性能。
主要包括最基本的制备方法(相转化法、界面聚合法),以及在此基础上发展起来的贻贝启发沉积法、有机无机杂化法等,并阐述了根据不同的应用环境,针对性地采用不同方法所制得膜的性能特点及其优势。
由于不断提升的标准和越来越注重的资源循环需求,LNF 膜在资源回收和废水处理领域都展现出了不俗的表现。
最后结合LNF 膜近年来的研究进展,对其未来的研究方向和应用前景进行了展望,为未来疏松纳滤膜的性能提升和应用提供参考。
[关键词]疏松纳滤膜;相转化;界面聚合[中图分类号]X703;TQ028.8[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2022)05-0001-10Research progress of preparation of high performanceloose nanofiltration membranesFAN Hua 1,WANG Yiwen 1,2,JIANG Qinliang 2,FAN Min 2,GUI Shuanglin 2,HAN Fei 2(1.School of Resources ,Environmental &Chemical Engineering ,Nanchang University ,Key Laboratory ofPoyang Lake Environment and Resource Utilization ,Ministry of Education ,Nanchang 330031,China ;2.Energy Research Institute of Jiangxi Academy of Science ,Nanchang 330096,China )Abstract :Loose nanofiltration (LNF )is a nanofiltration separation technique that is developing rapidly and gettinga lot of research in recent years.Due to its high selectivity in nanofiltration and strong ability to operate under lower pressure ,LNF membrane ,a membrane with nanofiltration (NF )and ultrafiltration (UF )boundary apertures ,has be⁃come a research hot spot with broad application prospect.It exhibits distinct advantages in resource recovery frombiomass and wastewater.The recent developments of LNF membranes in terms of operating mechanism ,preparation methods ,and application scope were reviewed.The current preparation methods of LNF films were mainly intro⁃duced ,which was to improve the separation performance of membrane by improving the hydrophilicity of membrane surface.The most basic preparation methods of LNF membrane (phase transformation method ,interface polymeriza⁃tion method ),and the research progress of mussel inspired deposition method ,organic -inorganic hybrid method etc developed on the basis of these methods were mainly introduced.Also ,the performance characteristics and advan⁃tages of the films prepared by different methods according to different application environments were described.In terms of the application of LNF membranes ,due to the increasing standards and focus on the demand for resource re⁃cycling ,LNF membranes show excellent performance in the fields of resource recycling and wastewater treatment.In the end ,combined with the recent research progress ,the future research directions and application prospects of the LNF membranes were discussed.It provides reference for the performance improvement and future application[基金项目]国家自然科学基金项目(NSFC21567009);江西省科学院博士资助项目(2019-YYB-05);普惠制一类资助项目(2019-XTPH1-05)开放科学(资源服务)标识码(OSID ):专论与综述工业水处理2022-05,42(5)of porous nanofiltration membrane.Key words :loose nanofiltration membrane ;phase inversion ;interfacial polymerization膜分离技术,如超滤、纳滤和反渗透,由于能耗小、效率高、操作条件简单、运行成本低、易于产业化且对环境友好,已被广泛应用于污水处理、海水淡化等领域。
聚苯乙烯磺酸钠盐聚苯乙烯磺酸钠盐,简称PSS钠,是一种常用的功能性高分子材料。
它主要由苯乙烯和磺酰氯等原料经过聚合反应得到,具有优异的化学稳定性、电化学性能和生物相容性等特点。
下面,我们将从几个方面分步骤详细介绍PSS钠。
一、制备PSS钠1.合成单体:将苯乙烯与磺酯化学反应得到磺酰化半成品。
2.聚合制备:将上述磺酰化物与其他单体一起进行聚合反应,得到PSS钠高分子。
3.精制处理:对合成的高分子进行精细处理,包括溶剂提取、洗涤、过滤、干燥等工序,最终得到精制的PSS钠产物。
二、PSS钠的应用范围1.生物医学领域:PSS钠作为一种生物相容性材料,可用于控制药物释放、制备人工骨骼、修复组织等方面。
2.膜分离技术:PSS钠具有优异的水分子亲和性,可用于制备纳滤膜、超滤膜等。
3.电化学储能:PSS钠可以成为磷酸盐、铅酸等作为酸、硫酸、氯化钠等作为电解质构成电池电极。
4.涂料和油墨:PSS钠可以用于制备抗静电涂料、染料、塑料等。
三、PSS钠的优点和应注意的事项1.优点:具有很高的水溶性和生物相容性,化学稳定性好、流动性好。
2.应注意的事项:对于纯度要求高的场合,需要对制备工艺进行严格控制,防止受到杂质物的干扰。
同时,由于聚合过程中产生的工艺污染,使用PSS钠时需要进行适当的处理。
总之,PSS钠作为一种全面性能优异的高分子材料,其应用领域非常广泛。
无论是在生物医学领域、膜分离领域,还是在电化学储能、涂料和油墨等领域,PSS钠都有着广泛的应用前景。
当然,在使用过程中,需要注意其制备工艺和处理方法,以确保其优异性能的发挥。
有机纳滤膜材料的种类和特点 2020.08.24
有机纳滤膜材料的种类和特点
纳滤膜的成膜材料基本上与反渗透材料相同。
商品化纳滤膜的膜材质主要有以下几种:醋酸纤维素(CA)、磺化聚砜(SPS)、磺化聚醚砜(SPES)和聚乙烯醇(PVA)等。
无机材料制备的纳滤膜目前也已商品化。
纳滤膜分为两类:一类是传统软化纳滤膜,它主要是软化水质;另一类是新兴纳滤膜,它能有效去除水中的有机物,由能阻挡有机污染物的材料制成,膜表面带有负电荷,产水量高于传统膜,对有机物的去除与有机物的电荷有关,一般带电的有机物去除率高于中性有机物。
纳滤对膜材料的要求是:具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、机械强度高、耐酸碱及微生物侵蚀、耐氯和其他氧化性物质、有高水通量及高盐截留率、抗胶体及悬浮物污染,价格便宜。
目前采用的纳滤膜多为芳香族及聚酸氢类复合纳滤膜。
莱特莱德公司专注于净水领域、物料浓缩分离、废水资源化处理领域,是集研发设计、设备制造、工程施工、运营维护为一体的环保解决方案服务商。
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荷负电强化纳滤膜的制备及其应用研究摘要纳滤作为一种可操作性强,适应性较高的新型分离技术,越来越广泛地应用于人类生产生活中的各个方面,如污水处理,饮用水纯化,产物提纯等。
现有的商业纳滤膜多数基于胺类单体与酰氯类单体进行界面聚合反应制备而成,产品性能较稳定,可满足绝大多数的生产需求。
然而此类纳滤膜存在的一个缺点是,随溶液pH值下降膜表面带电基团被质子化,纳滤膜的荷负电性能逐渐被削弱。
本文提出将强酸性基团(-SO3H)引入分离层中,藉以提高纳滤膜在低pH条件下的荷负电稳定性,使纳滤膜的应用范围得到进一步的拓宽。
首先,论文将2, 5-二氨基苯磺酸(DABSA)与哌嗪(PIP)共混,在超滤膜支撑层表面与TMC进行界面聚合反应制备出I型荷负电强化纳滤膜(NF-PD),同时制备出等通量的哌嗪-聚酰胺纳滤膜(NF-P)。
用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线光电子能谱(XPS),zeta电位表征纳滤膜的表面形貌、化学组成和荷电性能,并进一步表征纳滤膜分离层孔径、渗透率以及盐分离性能等,最后系统性探究该纳滤膜在不同条件下对Na2SO4、Cr(VI)的分离性能。
结果表明NF-PD在低pH值条件下对Na2SO4的截留率为~92%,对Cr(VI)的截留率可达60-80%,与此同时NF-P对Na2SO4、Cr(VI)的截留率分别低于80%、50%,且随着pH值的降低截留率差异进一步增大,说明经过荷负电强化的NF-PD更适应低pH条件下的分离过程。
论文进一步探究了环境条件对荷负电强化纳滤膜盐分离性能的影响。
论文分析了NF-PD和NF-P在不同pH值条件下对不同浓度Na2SO4、MgSO4和MgCl2的截留率变化规律。
结果表明两种纳滤膜对Na2SO4的截留率都随pH值下降而降低,但NF-PD的截留率下降幅度低于NF-P;对于MgCl2而言,截留情况则正好相反;对于MgSO4而言,纳滤膜主要通过孔径筛分效应对其分离,其截留率的高低主要取决于纳滤膜孔径的大小,因此pH值变化对其截留率变化影响较小。
聚苯胺/聚苯乙烯磺酸-聚乙烯醇电致变色膜的制备和表征*陈 蔚1,2,傅相锴1,2,马丽华1,2(1.西南大学化学化工学院,三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400715;2.西南大学应用化学研究所,重庆市高校应用化学重点实验室,重庆400715)摘 要: 在水相中,以聚苯乙烯磺酸(PSSA)为模板掺杂剂,聚乙烯醇(PVA)为成膜助剂,苯胺(A n)为单体,过硫酸铵(A PS)引发合成水溶性导电聚苯胺/聚苯乙烯磺酸-聚乙烯醇(PANI/PSSA-PVA)复合物固体及其复合溶液,用旋涂法制备了相应的复合电致变色膜。
通过优化实验表明,反应温度为10~15℃时,m (PVA)=2.5%,n(PSSA)∶n(A n)∶n(APS)=1∶0.7∶0.4的复合溶液所制得的复合电致变色膜具有良好的电致变色性能,其电导率可达0.119S/cm。
本合成工艺简单、反应易于控制、产物易于成膜且不脱落,制得的膜底色接近无色且电导率较高,在电致变色器件等方面有广泛的应用前景。
关键词: 聚苯胺;聚苯乙烯磺酸;聚乙烯醇;电致变色;复合膜中图分类号: O631文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2008)01-0060-041 引 言电致变色是指电致变色材料在电场的作用下,发生可逆的色彩变化。
它能广泛用于显示屏,变色镜,数据储存等方面[1~3]。
把聚苯胺(PANI)作为电致变色材料,合成简单、变色响应快,且在不同的氧化还原态可以显现不同的特征颜色。
但本征态PANI不导电,难以用于电致变色材料[4~6]。
通常采用掺杂法合成PANI复合物来实现PANI向导电态转变。
从国内外关于水溶性PANI的研究可以看出,用模板诱导法制备的水溶性PANI复合物在碱性条件下不易脱掺杂,结构规整,电学和光性能优于普通化学法合成的PANI。
在以PSSA为模板的合成中,以辣根过氧化酶和H2O2为氧化剂,pH =4.0,n(An)∶n(PSSA)=2∶1,合成的水溶性PANI-PSSA电导率最高,可达10-1S/cm[7,8]。
纳滤膜的研究进展刘海露;王斌;郑景新;黄健恒;李良;廖兵【摘要】纳滤膜是一种新型分离膜,其截流分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,且对无机盐有一定的截流率。
国内外纳滤膜制备方法有L-S相转化法、复合法、荷电化法和无机改性等。
纳滤膜研究中存在着膜通量小、膜制作成本较高及抗污染性差等问题,因此选择和制备纳滤膜的材料,优化纳滤技术水处理工艺设计,提高纳滤性能,降低制膜成本,减轻膜污染等已成为当今科学研究的重要课题。
%Nanofiltration (NF) membrane is a new membrane with molecular weight cutoff between reverse osmosis membranes and ultra filtration membrane, and it can retain inorganic salts. According to the methods of NF membranes preparation at home and abroad, the research progress in this field on L-S phase reversion, composition, charged method and inorganic modification were mainly reviewed. At present, low membrane flue, high production costs and poor antifouling property were existed, therefore, choosing and preparing NF membrane, optimizing the process design of the water treatment of NF membrane, improving the properties of NF membrane, reducing the production costs of NF membrane and increasing the antifouling property were of great importance in NF membrane research.【期刊名称】《广州化学》【年(卷),期】2012(037)002【总页数】6页(P46-51)【关键词】纳滤膜;制备方法;发展趋势【作者】刘海露;王斌;郑景新;黄健恒;李良;廖兵【作者单位】中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650 中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650;中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650;中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650;中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650;中国科学院广州化学研究所,广东广州510650 中国科学院纤维素化学重点实验室,广东广州510650【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8纳滤(nanofiltration, NF)是20世纪80年代中期发展起来的介于超滤和反渗透之间的、同属于压力驱动的新型膜分离技术,适宜于分离相对分子质量在200 Da 以上、分子大小约为1 nm的溶解组分,一般认为其截留相对分子质量在200~1 000之间,对NaCl的截留率一般为40%~90%,对二价或高价离子的截留率高达99%。
聚乙烯亚胺和聚对磺酸钠苯乙烯分子沉积超薄膜的制备及其摩擦学性能研究摘要:本文采用自组装法制备了聚乙烯亚胺(PEI)和聚对磺酸钠苯乙烯(PSS)分子沉积超薄膜,并研究了其摩擦学性能。
结果表明,PEI和PSS超薄膜可以在玻璃基板上自组装形成较为均匀的多层结构,并且具有良好的耐磨性能。
此外,通过原子力显微镜(AFM)观察到,膜表面的粗糙度随着层数的增加而增加,表明PEI和PSS超薄膜的表面形貌与膜厚度有关。
关键词:自组装;超薄膜;摩擦学性能;原子力显微镜;粗糙度制备超薄膜是目前材料科学中的热门研究方向之一。
自组装法作为制备超薄膜的一种常用方法,已经在众多领域得到应用。
本文中,我们采用自组装法制备了聚乙烯亚胺(PEI)和聚对磺酸钠苯乙烯(PSS)分子沉积超薄膜,并研究了其摩擦学性能。
实验中,采用循环伏安法在玻璃基板上沉积了PEI和PSS分子,接着通过原子力显微镜(AFM)观察了超薄膜表面形貌和粗糙度。
最后,利用摩擦学测试仪对样品进行了摩擦学性能测试。
实验结果表明,PEI和PSS超薄膜可以在基板上自组装形成较为均匀的多层结构,并且具有较好的耐磨性能。
通过AFM观察到,膜表面的粗糙度随着层数的增加而增加,表明PEI和PSS超薄膜的表面形貌与膜厚度有关。
此外,摩擦学测试结果显示,PEI和PSS超薄膜之间的摩擦系数随着应力的增加而增加,表明超薄膜的摩擦学性能受制于外力作用。
总之,本文的研究结果表明,PEI和PSS超薄膜具有较好的自组装性能和耐磨性能,并且可以应用于摩擦学领域。
同时,本文对超薄膜表面形貌和摩擦学性能的研究也为超薄膜的应用提供了一定的参考价值。
此外,PEI和PSS超薄膜的制备方法简单、成本低廉、可控性高,具有很大的应用潜力。
比如,可以用于生物传感器、智能材料、电学器件等领域。
特别是在生物传感器领域中,超薄膜表面具有许多活性位点,可以与生物分子相互作用,使其具有良好的灵敏度和选择性。
此外,超薄膜的耐磨性也使其可以在各种高端设备中应用。
周勇工作部门:海洋学院\膜分离与水科学技术中心性别:男技术职称:教授级高工民族:汉族籍贯:湖北钟祥县中国海水淡化与水再利用学会理事。
2006年6月获浙江大学化学工程专业博士学位,同年进入杭州水处理技术研究开发中心工作, 2006年11月赴加拿大滑铁卢大学化工系访问学习一年。
2014年9月调入浙江工业大学。
主要从事反渗透/纳滤等膜材料开发、成膜机理的研究工作。
工作期间主持、参加完成省部级以上项目6项,其中973项目1项(节能型高分子复合膜的微结构调控与制备方法,2009CB623402,骨干),863项目2项(多功能复合纳滤膜材料及产业化关键技术,2007AA030302,排名2;抑菌型耐污染膜及关键材料开发,2009AA032201,排名1,项目召集人;),国家水专项项目1项(潮汐影响城市饮用水安全保障共性技术研究与示范,2009ZX07424-001),浙江省钱江人才计划课题1项(新型荷正电纳滤复合膜的研发,2009R10067,排名1),中国工程院咨询研究项目1项“膜技术应用现状及充分发挥其在资源、环境、能源等领域作用的策略和建议”。
正在实施863项目1项(面向酸碱回收的膜材料规模化制备及应用技术,2012AA03A608,排名3,子课题负责人);中石化委托科研项目1项(分子筛填充有机膜从天然气中分离CO2的研究,113057,排名1)。
2010年度浙江省新世纪151人才工程第二层次培养人员;2011年当选中国海水淡化与水再利用学会理事及其膜技术专业委员会副主任委员;2011年入选科技部十二五重点专项“高性能膜材料”专家组的责任专家; 2011年入选高新区第六届十佳青年;2012年获浙江省自然科学学术奖三等奖(排名1)和中国化工集团公司中国化工专利优秀奖(排名2)。
近五年以第一发明人申请相关发明专利20余件,已授权9件;发表期刊论文20多篇.授权发明专利:1周勇,翟丁,高从堦. ZL200910098523.35-氯磺酰异酞酰氯的制备方法2周勇,李兆魁,高从堦. ZL200910098522.9 一种高通量纳滤膜制备方法3周勇,翟丁,高从堦. ZL201010172208.3一种新型聚酰胺纳滤膜及其制备方法4 周勇,金可勇,高从堦. ZL200910093100.8 一种新型耐生物污染超薄复合膜及其制备方法5 周勇,吴法东,高从堦.ZL201010574091.1一种耐溶剂改性聚酰胺纳滤膜的制备方法6 周勇,陈可可,翟丁,高从堦. ZL201010232379.0 聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法7 周勇,翟丁,高从堦ZL201010103083.9一种新型交联聚乙烯醇缩糠醛纳滤膜及制备方法8 周勇,吴法东,高从堦. ZL201110004324.9 一种耐乙醇复合纳滤膜的制备方法9周勇戴喆男高从堦.ZL201110267305.5一种氟离子选择纳滤膜的制备方法。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期膜法分离一/二价阳离子的研究进展赵国珂,张杨,刘轶群(中石化(北京)化工研究院有限公司,北京 100013)摘要:各类工业过程如水质软化、食用盐纯化、盐湖卤水提锂、酸和重金属资源回收等对一/二价阳离子高效分离的需求日益增长,近年来,针对上述分离体系的膜材料的研究取得了诸多进展。
本文详细总结了针对一/二价阳离子分离的选择性阳离子交换膜、纳滤膜、支撑液膜和离子印迹膜的研究进展,重点梳理了相关膜材料的离子选择性优化思路和机理,对比分析了上述膜过程的特点和适用场景。
基于此,作者认为,离子筛分精细化是膜分离技术的重要发展方向。
在分子尺度明晰分离层的形成和演化机理,对于提高界面聚合反应可控度,实现在亚纳米尺度膜结构的精细调控至关重要。
通过在膜基体内可控构建目标离子的特异性识别位点和传质通道,有望实现高选择性离子筛分。
此外,具有本征规则孔道结构的新型分离膜材料,如MOFs 、COFs 、二维层状结构膜等,在精细筛分方面具有良好的发展潜力。
关键词:阳离子交换膜;纳滤膜;液膜;离子印迹膜;一/二价阳离子分离中图分类号:TQ31 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2024)03-1363-11Membrane technologies for monovalent/divalent cation separationZHAO Guoke ,ZHANG Yang ,LIU Yiqun(SINOPEC (Beijing) Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Beijing 100013, China)Abstract: Efficient separation of monovalent/divalent cations is highly demanded in various industrial processes such as water softening, lithium extraction from salt-lake brine, the production of edible salt and the comprehensive treatment of acidic wastewater. Research on the above membrane materials used in these separation systems has advanced significantly in recent years. This paper presented a comprehensive review of the membrane-based technologies for monovalent/divalent cation separation, including selective cation exchange membranes, nanofiltration membranes, supported liquid membranes and ion imprinting membranes. The optimization strategies and underlying mechanisms for the membrane selectivity were highlighted. The characteristics and applicable scenarios of the above membrane processes were compared. Considering this, it was proposed that the selective ion separation was one of the key areas for membrane separation technology. Clarifying the formation and evolution mechanism of the separation layer at the molecular scale was crucial for improving the controllability of interfacial polymerization reactions. Highly selective ion screening can be realized by controllably constructing recognition sites and mass transfer channels for target ions inside the membrane matrix. Novel membrane materials contained intrinsic and regular pore architectures, such MOFs, COFs, two-dimensional layered membranes, etc ., had good development potential for fine ion selection.DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0463收稿日期:2023-03-24;修改稿日期:2023-04-27。
聚乙烯亚胺离子交换膜聚乙烯亚胺离子交换膜,这名字听起来就像是化学课上的高大上名词,乍一听让人有点头疼。
但是,别怕,今天咱们就来聊聊这个“膜”的故事,让它不再那么神秘。
聚乙烯亚胺,这个材料就像是个多面手,它能在化学和材料科学中大显身手。
它的特性可谓是“身兼数职”,既能导电又能阻隔某些东西,简直是个小魔术师。
你想啊,生活中有多少东西都需要这种能力,就像在一场聚会中,既要有人带动气氛,也得有个安静的角落,让人可以稍作休息,真是一举两得。
你可能会问,这个离子交换膜到底有什么用呢?其实啊,它在我们的生活中随处可见,特别是在电池和燃料电池的应用中。
想象一下,如果没有这种膜,电池可能就像一个失去动力的小鸟,根本飞不起来。
聚乙烯亚胺离子交换膜就像是那双强有力的翅膀,帮助电池在需要的时候高飞。
在这里面,膜的角色就像是一个守门员,负责把好的离子放进来,而把坏的挡在门外,真是个“门神”啊。
这个膜的神奇之处还不止于此。
它的制备过程也非常有趣,像一场化学实验的表演。
咱们得把聚乙烯亚胺弄成薄膜,想象一下,像在做蛋糕一样,搅拌、倒模、烤制,最后出来的就是一层薄薄的膜,散发着“新鲜出炉”的气息。
之后,我们要对它进行一些处理,让它的性能更强。
这就像是给膜加了“魔法”,让它变得更加出色。
听起来是不是有点像在调配秘制酱料?每一步都得小心翼翼,才能做出美味的结果。
用上了聚乙烯亚胺离子交换膜的电池,简直就是一场“变革”。
它的导电性能好到让人瞠目结舌,电池的效率提升得飞快,就像火箭发射一样,一瞬间就能窜上云霄。
这让电动车的续航能力大大增加,告别了“里程焦虑”的烦恼,开车出门再也不用担心电量不够的问题,真是太棒了。
说到这,很多朋友可能会担心这种膜的成本问题,毕竟好的东西总是价格不菲。
不过呢,随着科技的发展,生产工艺越来越成熟,成本也在逐渐降低。
就像我们小时候买糖葫芦,刚开始觉得贵,但随着市场上摊贩的增多,糖葫芦的价格慢慢就亲民了。
这也让聚乙烯亚胺离子交换膜逐渐走进了更多人的生活,成为了电池和燃料电池的“宠儿”。
(54)发明名称聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高分子有机膜的制备方法,具体是指一种聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法。
本发明是以聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺为溶质,溶解在水中,并通过喷雾凝胶法在支撑膜上复合上一层上述交联超薄功能层,再经烘干,由酸使聚合物凝胶化,直至复合膜的形成。
本发明的优点是复合膜工艺新颖,工芝条件容易控制,所得纳滤膜具有良好的亲水性,强度较高,同时交联聚合物上带有多种荷电功能基团,可以有效的调节所得膜的选择性和亲水性、疏水性以及相容性,复合膜对于无机盐盐的截留较高。
本发明所制备的膜可广泛应用于各种分离行业,尤其是水溶液的分离。
权利要求书1.一种聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法,其特征包括以下步骤:(1)将聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺按质量比为40:1~40共混,作为溶质溶解在溶剂中,搅拌至透明,溶液中聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺的总质量分数为0.1~ 5%,添加交联剂,交联剂占聚合物溶液总质量的0. 005~126,搅拌加热至30~50℃使聚合物预交联,得到均匀的铸膜液;其中,溶剂为水;交联剂为戊二醛;(2)将铸膜液用真空泵脱泡0.5~4小时;(3)然后把铸膜液倒在多孔性支撑膜的表面,保持l~5分钟,用橡胶辊除去残留在多孔性支撑膜表面的铸膜液;(4)将刮有铸膜液的支撑膜放入真空烘箱中加热至40~60℃,干燥10~40分钟使溶剂挥发,然后取出倾斜45~90。
放置,用喷雾器将浓度4~20%的酸溶液喷雾到刮有铸膜液一面的膜上,使聚合物凝胶化,继续放入真空烘箱中干燥10~50分钟,保持温度40~60℃,待溶剂挥发完毕,在真空烘箱中的压力为0. 096Mpa;(5)然后在普通烘箱中加热固化1~5h,保持温度40~60℃,即可得到聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜。
2.根据权利要求l所述的制备方法,其特征在于历述的聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠。
3.根据权利要求l所述的制备方法,作为优选,其特征在于所述聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺按质量比为40:20~30共混,溶液中聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺的总质量分数为1~2%,并加入酸调节溶液pH值至3~4。
4.根据权利要求l所述的制备方法,其特征在于所述的喷雾用酸溶液为7~10%的盐酸溶液。
5.根据权利要求l所述的制备方法,其特征在于铸膜液用200目滤网过滤后,再进行真空泵脱泡处理。
6.根据权利要求l所述的制备方法,其特征在于所述的多孔性支撑膜为截留分子量2~3万的聚砜膜、聚醚砜膜、或聚丙烯腈多孔膜。
说明书聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种高分子有机膜的制备方法,具体是指一种聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法。
技术背景[0002] 纳滤复合膜是将一层超薄功能层沉积到孔径适当的微孔支撑膜表面,沉积方式主要有表面涂覆、界面缩聚和就地聚合等。
复合膜比不对称膜具有许多优点:它可以使每层通过剪裁达到最佳性能。
超薄功能层可以优化大理想的选择透过性,支撑膜可以达到最佳的强度和耐压密性。
[0003] 和超滤膜,反渗透膜相比较,纳滤膜在较低的操作压力下具有高的水通量和高的截留率,特别是对二价离子和低分子量的有机小分子具有高的截留率(大于98%)。
因此纳滤膜被广泛的应用于苦咸水脱盐,医药、食品和生物等行业。
[0004] 纳滤膜的制备工艺大致有以下几种:相转化法、稀溶液涂层法、界面聚合法、热诱导相转化法和化学改性法等。
其中,界面聚合法是最常用的方法。
[0005] 尽管纳滤技术已经取得了巨大的进步,但是现有的膜材料并不能满足人们的需求,在不损失截留率的条件下,膜的通量需要进一步提高,需要新的单体,新的膜材料的出现(u.S.Pat4, 769, 148;U.S.Pat 4,259, 183).[0006] 曰本专利JP63007807采用界面缩聚法在聚砜支撑膜上通过界面聚合复合一层聚酰胺薄膜,该膜是用无纺布增强的聚砜支撑膜浸渍在浓度为2%的间苯二胺溶液中1min,在空气中干燥Imin;再涂布0.06%的5-氯磺酰异酞酰氯:均苯三甲酰氯溶液,在空气中干燥;在0. 01NNaOH中浸渍th所得的膜,其脱盐率97.5%(0. 15%NaCl水溶液,l5Kg/cm2压力下,15h),水通量1.5Iri3/Iri2.day。
[0007] 邓慧宇,朱宝库等以以碱改性聚丙烯腈超滤膜为基膜,聚苯乙烯磺酸钠(PSS),聚苯乙烯磺酸钠一马来酸共聚物(PSS-co-MA),聚烯丙胺盐酸盐(PAH)为原料,采用动态自组装法制备了一种低压高通量荷正电纳滤膜。
组装双层数为2.5的纳滤膜在操作压力为0. 2MPa 时,对MgCl2的脱除率为90. 4126,通量为23.80L/(m2.h),当操作压力增加到0. 8MPa 后,通量增大到83. 76L/(m2.h),对MgCl2的脱除率为91. 04%。
[0008] 邱新平;史萌等在专利01129698.4中以一种聚偏氟乙烯枝接聚苯乙烯磺酸质子交抉膜的制备方法,首先将聚偏氟乙烯溶于甲基吡咯烷酮溶剂中,以制成高分子溶液,将其加热,回流,加入引发剂,再加入三氯甲烷至不溶性固体全部沉出,将固体取出,清洗烘干,溶于甲基吡咯烷酮中,形成溶液,将其注在玻璃板上并烘干成膜,磺化,即得到所需的聚偏氟乙烯枝接聚苯乙烯磺酸质子交换膜。
[0009] 浦鸿汀、王丹,杨正龙在专利200510112402中发明了一种基于磺化聚苯乙烯纳米中空微球、碱性或酸性的聚合物和质子化助剂复合而成的中温质子导电材料及其制备方法。
[0010] 周震涛;何燕在专利02115185中发明涉及电化学的燃料电池技术,更具体是指低温直接甲醇燃料电池用聚苯乙烯磺酸膜及其制备方法。
[0011] 王宇新;杨伟;许莉在专利200910068430中公开了一种制备磺化聚合物膜的方法,包括配置铸膜液和相转化成膜两个步骤,所述配置铸膜液是将聚醚醚酮、酚酞型聚醚砜或聚苯乙烯其中一种或两种在浓硫酸、发烟硫酸或氯磺酸中进行磺化反应得到磺化聚合物溶液,然后直接利用相转化法成膜。
[0012] 李永国;杨瑜芳等在专利200710190745中以聚乙烯亚胺制备了超低压耐污染复合反渗透膜。
[0013] 方建慧;刘达等在专利200710037400中用层层静电自组装工艺在基膜上组装聚电解质多层膜作为超薄分离层,从而得到复合纳滤膜。
其制备方法是将基膜交替浸入聚阴离子溶液和聚阳离子溶液中,使聚阴离子和聚阳离子通过静电作用交替重复沉积在基膜的表面,组装一定层数之后,即得到复合纳滤膜超薄分离层。
上述的聚阴离子溶液为聚苯乙烯磺酸钠或聚丙烯酸钠;聚阳离子溶液为聚二烯丙基二甲基氯化铵或聚烯丙基氯化铵,所述的基膜为聚醚砜超滤膜或聚砜超滤膜。
[0014] 聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI),化学分子式为H(NHCH2CH2) nNH2,是一神高分枝(branch)水溶性聚合物,分子链中含有高密度氨基群,包括一级胺(primary)、二级胺(secondary)、三级胺(ternary),比例约为1:2:1,在溶液PH<10时,结构上的一级胺可质子化而带正电荷。
[0015] 本发明采用聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺两种带荷电的高分子材料进行共混并使之在支撑膜上交联复合,从而制的了一种新型的纳滤膜。
发明内容[0016] 本发明涉及一种聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联共混纳滤膜的制备方法。
以聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺为主要原料,将这两种聚合物在溶剂中共混,采用喷雾凝胶法制备了磺化聚苯乙烯/聚乙烯亚胺材料交联纳滤膜。
[0017] 本发明是通过下述技术方案得以实现的:[0018] 一种聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜的制备方法,其特征包括以下步骤:[0019] (1)将聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺按质量比为40:1~40共混,并溶解在溶剂中,搅拌至透明,溶液中聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺的总质量分数为0.1~ 5%,添加交联剂,交联剂占聚合物溶液总质量的0. 005~126,搅拌加热至30~50℃使聚合物预交联,得到均匀的铸膜液;其中,溶剂为水;交朕剂为戊二醛;作为优选,所述聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺按质量比为40:20~30共混,溶液中聚苯乙烯磺酸盐和聚乙烯亚胺总质量分数为l~2%,并加入酸调节溶液pH值至3~4时,所制备的膜具有更好的效果。
[0020] (2)将铸膜液用真空泵脱泡0.5~4小时;可以把铸膜液中的气体赶出,在刮膜时不会受气泡影响;[0021] (3)然后把铸膜液倒在多孔性支撑膜的表面,保持l~5分钟,用橡胶辊除去残留在多孔性支撑膜表面的铸膜液;[0022] (4)将刮有铸膜液的支撑膜放入真空烘箱中加热至40~60℃,干燥10~40分钟使溶剂挥发,然后取出倾斜45~90。
放置,用喷雾器将浓度4~20%的酸溶液喷雾到刮有铸膜液一面的膜上,使聚合物凝胶化,继续放入真空烘箱中干燥10~50分钟,保持温度40~60℃,待溶剂挥发完毕,在真空烘箱中的压力为0.096Mpa;[0023] (5)然后在普通烘箱中加热固化1~5h,保持温度40~60℃,即可得到聚苯乙烯磺酸盐/聚乙烯亚胺交联纳滤膜。
[0024] 作为优选,上述制备方法中所述的聚苯乙烯磺酸盐为聚苯乙烯磺酸钠。
[0025] 作为优选,上述制备方法中所述的溶剂为水。
[0026] 作为优选,上述制备方法中所述的喷雾用酸溶液为7~10%的盐酸溶液。
[0027] 作为优选,上述制备方法中的铸膜液用200目滤网过滤后,再进行真空泵脱泡处理。
[0028] 作为优选,上述制备方法中所述的多孔性支撑膜为截留分子量2~3万的聚砜膜、聚醚砜膜、或聚丙烯腈多孔膜。
[0029] 有益效果:本方法制备复合膜工艺新颖,工艺条件容易控制,所得纳滤膜具有良好的亲水性,强度较高,同时交联聚合物上带有多种荷电功能基团,可以有效的调节所得膜的选择性和亲水性、疏水性以及相容性,复合膜对于无机盐盐的截留较高。
具体实施方式[0030] 下面通过具体实施例,对本发明的技术方案进一步具体说明。
[0031] 奉发明中采用的操作条件为:2000ppm硫酸钠水溶液,操作压力为latm,操作温度为25℃。
以下实施例给出新型反渗透复合膜的说明以及它们的脱盐性能。
然而,这些实施例仅仅是提供为说明而不是限定本发明。
[0032] 本发明是将已经搅拌均匀的磺化聚苯乙烯和聚乙烯亚胺混合溶液涂覆在湿态的聚砜支撑膜表面,然后放入真空烘箱中真空加热使溶剂挥发一部分,然后取出倾斜放置,用喷雾器将配好浓度的酸溶液喷雾到膜上使聚合物凝胶化,继续放入真空烘箱中使溶剂挥发完毕;然后转移到普通烘箱中加热固化。