[发明专利]多巴胺-聚醚砜复合膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离膜及制备方法，尤其是多巴胺复合膜及其制备方法。

背景技术

纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术，纳滤膜的孔径在0.5-2nm，其截留性能也介于反渗透和超滤膜之间，特点是具有纳米级孔径，操作压力低，较好的耐压密性，可取代传统处理过程中多个步骤，主要应用于工业用水纯化，废水净化，工艺流程中有价值成分的浓缩等方面。

目前，纳滤膜按结构分类分为非对称膜和复合膜两类。复合膜是多孔基膜和覆盖在基膜上的致密活性层组成。其中，活性层用于截留二价离子或有机小分子，而多孔支撑层提供膜所需的机械强度。界面聚合法以其操作简单、可控性强等优点在膜技术领域得到广泛的应用，并且界面聚合法能制备出超薄活性层，致使复合膜在低压下兼具较高的选择性和渗透性。

界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应，从而在多孔支撑体上（超滤膜或微滤膜）形成很薄的致密层。常用的活性单体有多元胺、多元醇、多元酚和多元酰氯等。反应后分别形成聚酰胺、聚酯、聚脲或聚氨酯等聚合物表层。界面聚合以操作简单，易于控制，以及形成的界面聚合层可至20nm，已经实现广泛应用。

芳香聚酰胺类聚合物是典型的复合纳滤膜材料，但是这类聚合物易氧化降解。天然水和废水溶液中常含有低浓度的游离氧，从而影响了膜的使用寿命，限制了其应用范围。开发新型功能高聚物膜材料、加强对膜超薄皮层和活化技术研究，制备抗氧化的复合膜具有十分重要的实际意义。

多巴胺（DOPA）是一种具有生物黏性的物质，存在于海洋贻贝中。自从2007年Lee等通过在有机/无机材料（包括惰性金属、氧化物、聚合物、半导体和陶瓷）表面复合多巴胺形成多功能聚合涂层以来，利用生物黏合剂多巴胺极强的黏附特性，制备多巴胺复合膜越来越受到人们的关注多巴胺的沉积实验时间往往较长，自聚时间短的截留率特别低。多巴胺分子中含有两个酚羟基和胺基，这两种基团都可以和酰氯基团作用，所以采用界面聚合法制备多巴胺复合纳滤膜，对有机染料达到一定的截留，而且形成的酯键相对于酰胺键具有优异的抗氧化能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有抗氧化能力复合膜的制备方法，该制备方法过程简单易操作，所制备的复合膜具有很好的抗氧化能力，而且在超低操作压力下具有通量高、选择性高等特性。

本发明是通过以下技术方案实现，一种复合膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1、聚醚砜基膜的制备

将聚醚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺，配制成含聚醚砜质量浓度为18%的铸膜液，在60℃下搅拌4h，并在60℃下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，再放入25℃水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚丙烯腈基膜；

2、多巴胺（DOPA）复合膜的制备

将自制的聚醚砜超滤膜浸泡在质量分数为0.5-5wt%的多巴胺的pH=6的磷酸缓冲溶液10min后，取出去除残余液滴，再浸泡在质量分数为0.1-0.5wt%的均苯三甲酰氯（TMC）的正庚烷溶液中，1至10min后取出浸泡在去离子水中，得到复合膜。

本发明的优点在于：相对于以前的界面聚合制备的聚酰胺复合膜，该复合膜显示出优异的抗氧化能力，如聚哌嗪酰胺复合膜浸泡在10ppm的次氯酸钠4天后对橙黄钠的截留率从原来的99.7%下降到30.4%，该实验中复合膜浸泡20ppm的次氯酸钠4天后对橙黄钠的截留率由91.04%下降到89.27%。本发明制备的膜对于盐水溶液中盐的分离截留以及有机颜料的截留具有优异的效果。

附图说明

图1为本发明实施例3所制的抗氧化纳滤膜在不同浓度的次氯酸钠溶液中浸泡5天后纯水通量和橙黄钠的截留率的变化曲线图。

具体实施方式

实施例1

将聚醚砜溶于N,N-二甲基甲酰胺，配制成含聚醚砜质量浓度为18%的铸膜液，在60℃下搅拌4h，并在60℃下静置脱泡4h，冷却至室温后将铸膜液倒在玻璃板上刮膜，再放入25℃水浴中凝固成膜，从玻璃板上取下后用去离子水浸泡24h，得到聚醚砜基膜。

配置pH=6的磷酸缓冲溶液用于溶解水相单体DOPA制备DOPA的磷酸溶液，将制得的聚醚砜超滤膜浸泡在1wt%的DOPA磷酸溶液中5min，使得DOPA能够充分扩散并吸附到膜孔和膜表面，取出用滤纸吸干确保表面没有残余溶液。再浸泡在0.2wt%的均苯三甲酰氯的正庚烷溶液中，2min后取出，浸泡在去离子水中，得到复合膜1。