[发明专利]一种聚丙烯腈超滤膜表面水解的方法

说明书

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，具体涉及一种聚丙烯腈超滤膜表面水解 的方法。

背景技术

聚丙烯腈超滤膜由于具有较强的耐热性和耐溶剂性，是一类重要的膜 材料，但其亲水性和生物相容性在一定程度上限制了其应用，通常需要对 膜进行进一步的改性处理以提高其抗污染性和生物相容性。聚丙烯腈超滤 膜另外一个重要的应用方向是作为基膜材料用于制备复合膜。在这一应用 方向上，也需要对聚丙烯腈超滤膜进行改性荷电处理，以保证后续复合反 应或静电沉积。现有的聚丙烯腈膜改性方法包括：等离子体处理、光接枝 和酸碱水解等。在上述方法中，借助聚丙烯腈在碱性条件下的水解反应是 聚丙烯腈超滤膜改性处理最为常用和有效的方法之一，原理如下：聚丙烯 腈在碱性环境下发生水解反应，其分子链上的-CN与-OH经过一系列反 应最终生成-COO^-；由于改性聚丙烯腈基膜含有大量的-COO^-，亲水性大大 提高，同时由于膜表面带有一定量的负电荷，可通过静电吸附作用与待复 合的聚阳离子进行静电沉积，形成具有交联结构的复合膜，这样可避免在 应用过程中分离层与基膜可能发生的剥离现象，有利于延长膜的使用寿命， 提高运行稳定性。

传统聚丙烯腈超滤膜的碱性水解改性主要是采用浸泡法，即将膜整体 浸泡在一定温度的碱性溶液中，反应一段时间后取出。该方法容易使膜内 外表面及膜孔内均发生水解反应，导致膜的机械强度和膜通量严重下降。 实际操作过程中，即便使膜单面与碱性溶液接触，由于毛细孔流作用碱液 会渗透到孔内发生反应。由于基于改性聚丙烯腈超滤膜的分离或复合膜制 备主要是利用改性膜的表面荷电和亲水性质，因此实现聚丙烯腈超滤膜的 表面水解既可以保证改性膜的表面性质需求，又在一定程度上可提高改性 膜的机械强度和膜通量。因此，发展聚丙烯腈超滤膜表面水解的方法具有 重要意义，但同时是一项技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚丙烯腈超滤膜表面水解的方法，可实现 将平板式或中空纤维式聚丙烯腈超滤膜的表面水解改性。

本发明通过如下技术方案实现聚丙烯腈超滤膜的表面水解：将一种与 水不相溶的填充溶剂填充到膜孔内(具体操作为：首先将即溶于水又与填 充溶剂互溶的“过渡溶剂”，置换到膜孔内，再进一步将“填充溶剂”置换 到膜孔内)；然后再将膜的单面与碱溶液相接触，由于膜孔内“填充溶剂” 的存在，水解反应为两相界面反应，从而保证水解反应只发生在膜的表面， 膜孔内不反生水解反应；待反应完成再将膜孔内的“填充溶剂”置换出来 (具体操作为：先将过渡溶剂置换到膜孔内，再将水置换到膜孔内)，从而 保证膜的通透性。

本发明所提供的聚丙烯腈超滤膜表面水解的方法，具体包括以下步骤：

1)将聚丙烯腈超滤膜在乙醇的质量含量为25～100wt％的乙醇/水溶剂 中，每个浓度等级下分别浸泡60-120分钟，将乙醇置换到膜孔内，得到孔 内填充有乙醇的聚丙烯腈超滤膜；

2)将孔内填充有乙醇的聚丙烯腈超滤膜置于环己烷的质量含量为25～ 100wt％的环己烷/乙醇溶剂中，每个浓度等级下分别浸泡60-120分钟，进 行溶剂置换，得到孔内填充有环己烷溶剂的聚丙烯腈超滤膜；

3)将孔内填充有环己烷溶剂的聚丙烯腈超滤膜单面与60～80℃的浓度 为1～2mol/l的NaOH溶液接触进行界面水解反应15～60分钟，得到改性 聚丙烯腈超滤膜；

4)将改性聚丙烯腈超滤膜置于环己烷的质量含量为75～0wt％的环己烷 /乙醇溶剂中，每个浓度等级下分别浸泡60-120分钟，进行溶剂反置换， 得到孔内填充有乙醇的改性聚丙烯腈超滤膜；

5)将孔内填充有乙醇的改性聚丙烯腈超滤膜在乙醇的质量含量为75～ 0wt％的乙醇/水溶剂中，每个浓度等级下分别浸泡60-120分钟，将水置换 到膜孔内，完成聚丙烯腈超滤膜的表面水解。

所述的聚丙烯腈超滤膜的截留分子量为10,000～100,000道尔顿。

所述的聚丙烯腈超滤膜的形式为平板式或中空纤维式。

与现有技术相比较本发明方法具有以下有益效果：

采用本发明所提供的方法对聚丙烯腈超滤膜进行改性时，水解反应只 发生在膜的表面，膜孔内不反生水解反应，从而提高聚丙烯腈超滤膜的抗 污染性和生物相容性的同时保了证膜的机械强度和膜通量。

附图说明