[发明专利]一种抗污染环糊精-聚合物复合纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于膜技术领域，具体涉及一种抗污染环糊精-聚合物复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

环糊精( Cyclodextrin, CD)是一类由D-吡喃型葡萄糖通过α-1,4糖苷键联结而成的一种环状低聚糖。其中葡萄糖残基的个数一般为6、7、8，分别称为α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。环糊精的分子构型较为特殊，呈中空圆台形，空腔内部排列着配糖氧桥原子，吡喃葡萄糖环C-3、C-5上的氢原子，位于空腔内并覆盖了配糖氧原子，使空腔内部成为疏水性空间；环糊精分子空腔边缘含有羟基，使空腔外部表现为亲水性。内部疏水、外部亲水，是环糊精的重要特征之一。环糊精可依据空腔大小，利用疏水作用力、电荷传递、氢键和范德华力等进行分子识别；环糊精的环状骨架上的羟基, 也可以通过化学方法( 如酯化、醚化、去氧化、引入功能基团等) 加以修饰, 获得所需的化学性能。将环糊精引入聚合物结构中, 则可形成一类既具有聚合物的良好性能又保持环糊精结构特点的含环糊精聚合物。因此，环糊精及其衍生物在化学分离、化学分析、医药、食品及农药等多种领域有着广泛的应用。除了注重于环糊精分子的包结功能、合成功能新材料等方面的研究，将环糊精引入聚合物膜中来提高膜的分离性能成为了一个新的研究热点。

《膜科学技术杂志》(Journal of Membrane Science，2007，297，262-270)报道了β-环糊精-半互穿结构的壳聚糖复合膜用于色氨酸对映体的拆分。随着β-环糊精含量的增加，膜的渗透通量增加，而选择性能出现了一定的下降。

《化学工程科学》(Chemical Engineering Science，2009，64，5198-5209)报道了分别含有α-、β-、γ-环糊精的聚酰胺-酰亚胺的三种复合膜用于渗透汽化分离n-丁醇和t-丁醇。环糊精的包结及对丁醇的识别能力取决于环糊精空腔及丁醇分子的尺寸。

《膜科学技术杂志》(Journal of Membrane Science，2009，327，216-225)报道了β-环糊精-聚酰亚胺复合膜用于异丙醇的渗透汽化分离。当β-环糊精的含量适当时，膜的分离性能较纯聚合物膜有所提高。

《膜科学技术杂志》(Journal of Membrane Science，2010，346，45-58)报道了利用环糊精衍生物乙二胺-β-环糊精(EDA-β-CD)制备环糊精-聚酰亚胺复合膜用于异丙醇的渗透汽化分离。先将环糊精改性为乙二胺-β-环糊精，其胺基能与聚酰亚胺基体反应，从而使得环糊精均匀的固定在膜里。在乙二胺-β-环糊精的含量为2~5%时，所得复合膜的分离性能、机械强度都得到了提高。

但是目前已报道的环糊精-聚合物膜主要利用环糊精的空腔结构的分子识别特性并且多用于渗透汽化膜分离过程，而环糊精的亲水性特点及其在压力驱动膜中的应用却鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构稳定，渗透性、选择性、亲水性及抗污染性能良好的环糊精-聚合物复合纳滤膜及其制备方法。

本发明提供的抗污染环糊精-聚合物复合纳滤膜，由在多孔支撑膜上通过界面聚合法复合了一层含有环糊精的芳香聚合物功能皮层组成。

本发明的环糊精-聚合物复合纳滤膜的制备方法，具体步骤如下：

1.首先，将多孔支撑膜直接浸入到含反应单体的油相溶液中，浸渍后取出，并排出表面过量的溶液；

2.然后，再浸入到含另一种反应单体和环糊精的水相溶液中，反应后取出；

3.然后，再浸入步骤1所述含反应单体的油相溶液中，进行界面聚合反应，在多孔支撑膜表面生成一层含有环糊精的芳香聚合物功能皮层，形成复合膜；

4.将复合膜在空气中自然干燥，进行热处理；

5.再将经上述处理的复合膜进行后处理，即得到环糊精-聚合物复合纳滤膜。

本发明中，所述的环糊精-聚合物复合纳滤膜的功能皮层含有聚合物和环糊精；

所述的水相溶液的反应单体为三乙醇胺、甲基二乙醇胺、邻苯二胺、间苯二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺中的一种或几种的混合物；

所述的油相溶液的反应单体为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯或均苯四甲酰氯中的一种或几种的混合物；

所述的油相溶液的反应单体为邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、均苯三甲酰氯或均苯四甲酰氯中的一种或几种的混合物；

所述的水相溶液的反应单体的浓度为0.005~0.1 g/mL；

所述的油相溶液的反应单体的浓度为0.0005~0.01 g/mL；