[发明专利]一种导电聚合物分离膜、制备方法以及在染料分离中的用途

说明书

本发明涉及一种导电聚合物分离膜、制备方法以及在染料分离中的用途，属于膜分离技术领域。本发明利用高度可扩展的相转化方法，通过将磺基水杨酸脱水的聚苯胺掺杂到聚酰亚胺(PI)中来制备大面积的导电聚合物膜。由磺酸基团结合的聚苯胺主链使导电聚合物保持热稳定性，并在中性pH时保持掺杂。同时，PI提供了优良的耐高温性能，易于加工，和强大的机械强度性能。因此，这种高度相容的聚苯胺/聚酰亚胺膜具有优良的透水性和染料保留性。同时，它还具有良好的电氧化能力(通过间接诱导自由基(•OH)和非自由基(OCl‑)的形成)降解有机污染物。

技术领域

本发明涉及一种导电聚合物分离膜、制备方法以及在染料分离中的用途，属于膜分离技术领域。

背景技术

压力驱动膜过滤技术具有在短时间内不添加任何化学添加剂和副产物而提供高质量水的特点，被认为是一种高效的水处理技术。但是如需要实现有机污染物的准确分离，通常要求膜的孔径小于有机分子的孔径，这可能使降低水的渗透性。此外，有机污染物不仅吸附在膜表面，而且在运输过程中通过静电引力、疏水力等强相互作用容易堵塞膜孔。虽然简单的物理清洗可以去除膜表面的一小部分吸附分子，但膜孔中顽固的污染物只能通过化学清洗去除，这可能对膜材料造成不可逆的损害，膜污染可能导致膜的渗透通量和截留效率的衰减。常见的“trade-off”效应和孔道堵塞引起的污染问题，利用具有持久高渗透性和高截留率的膜对水进行有效处理仍然是一个挑战。

催化氧化技术作为一种绿色、高效的污水处理技术，由于其能够将水中的高分子有机污染物矿化为简单的无机物质，如水和二氧化碳，因此也引起了人们的极大兴趣。因此，过滤和氧化的协同作用以达到防污和自清洁的性能，是一个具有成本效益的污水处理的前景广阔的课题。例如，活性催化剂(如碳基或金属材料)被包裹在常规膜中，以提高污染物的去除率和水的渗透性，或在多孔基质上增加催化功能层以提高催化活性。更重要的是，这些无机催化剂也被证明对自洁膜是有效的。然而，附加的活性层不可避免地增加了制造成本。此外，这些小分子催化剂的浸出可能不会被完全抑制，因为电子转移在活化过程中会促进它们的溶解。因此，需要设计一种具有稳定催化效果和便捷的制备分离膜生产方法。

发明内容

本发明的第一个发明点是，本发明利用高度可扩展的相转化方法，成功地通过将磺基水杨酸脱水的聚苯胺掺杂到聚酰亚胺(PI)中来制备得到了一种导电聚合物膜，这种导电聚合物膜由磺酸基团结合的聚苯胺主链使导电聚合物保持热稳定性。同时，PI提供了优良的耐高温性能，易于加工，和强大的机械强度性能。

本发明的第二个发明点是，采用上述的导电聚合物膜可以有效地对染料进行分离，上述的导电膜表现出对主要染料较高的截留性能，同时也具有对无机盐的透过特性，可以应用于染料脱盐的过程，高度相容的聚苯胺/聚酰亚胺膜具有优良的透水性和染料保留性。

本发明的第三个发明点是：在对染料进行过滤过程中，利用含有镁离子的无机盐能够与刚果红染料形成配位结构，增加了其空间位阻，使得在过滤过程中不易发生膜孔内的堵塞，明显地提高了染料分离过程中的水通量。

本发明的第四个发明点是：上述的导电聚合物膜可以通过电化学降解的方式对表面形成的有机物污染层进行去除，具有很好的清洗效果。

本发明的第五个发明点是：在进行电化学清洗的过程中，同时在电解体系中引入含氯的无机盐，在电解过程进行时，通过原位反应生成的活性氯，通过间接诱导自由基(•OH)和非自由基(OCl -)的形成)降解有机污染物，可以更好地使膜表面的染料分子降解，提高了清洗后的通量恢复率。。

本发明的第一个方面，提供了：

一种分离膜，是由聚酰亚胺和聚苯胺混合而成，其孔径范围是10-30nm，聚酰亚胺和聚苯胺的重量比是1-2：1；更优选为3：2。

本发明的第二个方面，提供了：

上述的分离膜的制备方法，包括如下步骤：