[发明专利]除硼聚砜改性亲和膜及制备方法及用途有效

专利信息
申请号: 201110368753.4 申请日: 2011-11-18
公开(公告)号: CN102512993A 公开(公告)日: 2012-06-27
发明(设计)人: 孟建强;袁敬;袁涛;张宇峰 申请(专利权)人: 天津工业大学
主分类号: B01D71/68 分类号: B01D71/68;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/58
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 陆艺
地址: 300387 *** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 硼聚砜 改性 亲和 制备 方法 用途
【说明书】:

技术领域

发明涉及制备聚砜亲合膜及脱硼性能 

技术背景

随着全球经济、社会发展以及人口数量增长等因素,水资源短缺尤其是安全饮用水短缺成为制约人类发展的瓶颈之一,由于海水占水总体积的97.3%,因此,海水的利用成为解决人类水问题的重要渠道。海水中含有丰富的营养成分,但是饮用水对某些元素的含量有一定的要求,如硼元素,其含量过高会引起体内慢性中毒,进而引发神经系统疾患等。因此世界卫生组织(WHO)规定了饮用水中硼含量不得高于0.5mg/L。然而全球海水中硼含量平均在5mg/L,有些地区甚至更高,严重危害人来的身体健康。所以,硼的脱除在以饮用水为目标的海水淡化技术中尤为重要,也已引起了研究者的广泛关注,成为研究课题中的热点。 

现今,海水淡化脱硼的主要方法有反渗透法、离子交换法、电渗析法、沉淀法、萃取法以及吸附法。普通的反渗透法的脱硼率大约在85%左右,商业化应用中则更低,虽然改变条件后脱硼率可明显提高,但反渗透法使海水系统庞大、复杂、产水水质需进一步矿化,设备投资高,能耗较大;离子交换法被认为是海水淡化脱硼中最为重要和高效的方法,并且用于反渗透水的深度除硼技术中可使产水达到饮用水的标准,但是此法中再生问题成为其劣势;电渗析法在实际运用中对于反渗透水同样可以达到饮用水的标准,但是较大的电能消耗成为其在应用中的最大障碍;沉淀法除硼是将硼以难容的形式除去,但是这种方法只适合硼含量较高的体系,并且除硼率较低;萃取法,利用含有邻羟基,并与水不相溶的有机试剂作为萃取剂与硼酸溶液混合,但是生产成本高,萃取剂造价高且部分溶于水,对水体产生毒性,故而不能广泛应用;吸附法,利用不同的吸附剂对于水中的硼酸进行吸附,主要包括粉煤灰、含羟基金属盐、纤维素、活性炭等。吸附剂产量大,价格便宜,但是部分吸附剂再生效果较差,循环使用次数少,并且此法多用于硼含量高的溶液体系。由此可见,具有高效、环保、易操作、能耗低、易再生循环使用等优点的脱硼方法将备受青睐。 

亲和膜是表面含有功能团的多孔膜,综合了亲和树脂和膜分离的高效性,并且多孔的结构使其拥有比树脂更小的传质阻力,亲和膜的去除过程不发生任何的相变化,不易产生污染,并且设备操作简单,易于放大。但脱硼能力较差,吸附容量小。 

发明内容

本发明的目的是克服现有脱硼技术的不足,提供一种吸附容量大、环保、易操作、能耗低、可再生循环使用的除硼聚砜改性亲和膜。 

本发明的第二个目的是提供一种除硼聚砜改性亲和膜的制备方法。 

本发明的第三个目的是提供一种除硼聚砜改性亲和膜的用途。 

本发明的技术方案概述如下: 

除硼聚砜改性亲和膜的制备方法,包括如下步骤: 

(1)将9-25cm2的采用相转化法制备的氯甲基化聚砜膜、甲基丙烯酸-2-葡萄糖酰氨乙酯的水溶液、氯化铜、N,N,N’,N,’N’-五甲基二亚乙基三胺加入到容器中,加去离子水至50毫升,使甲基丙烯酸-2-葡萄糖酰氨乙酯的浓度为0.5-1克/毫升,使氯化铜的浓度为0.5-1.3微摩尔/毫升,使N,N,N’,N,’N’-五甲基二亚乙基三胺的浓度为5-13毫摩尔/毫升; 

(2)充氮气8-20分钟排除容器中的氧气后,加入氯化亚铜0.1-0.26毫摩尔,继续充氮气8-20分钟,密封,在25-35℃反应0.5-16小时,将膜取出,在30-40℃水浴中放入无水乙醇清洗20-28小时,用去离子水清洗20-28小时,取出晾干,即制成除硼聚砜改性亲合膜。 

上述方法制备的除硼聚砜改性亲和膜。 

上述方法制备的除硼聚砜改性亲和膜在祛除水中的硼元素的用途。 

本发明的除硼聚砜改性亲和膜保留了聚砜原有的物理性能,改性后的膜具有与现阶段所应用的操作和清洗手段,综合了亲和树脂和膜分离的高效性,并且多孔的结构使其拥有比树脂更小的传质阻力,亲和膜的除硼过程不发生任何相变化,不易产生污染,并且设备操作简单,易于放大。 

附图说明

图1为氯甲基化聚砜膜和各种除硼聚砜改性亲和膜的红外谱图。 

其中:a为氯甲基化聚砜原膜红外谱图。 

b为氯甲基化聚砜接枝1h红外谱图(实施例3制备除硼聚砜改性亲和膜)。 

c为氯甲基化聚砜接枝3h红外谱图(实施例4制备除硼聚砜改性亲和膜)。 

d为氯甲基化聚砜接枝5h红外谱图(实施例5制备除硼聚砜改性亲和膜)。 

图2为氯甲基化聚砜膜和各种除硼聚砜改性亲和膜的表面照片和断面照片。 

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