一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜及其制法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于纖維膜【技術(shù)領(lǐng)域】，公開(kāi)了一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜及其制法與應(yīng)用。該法為將含炔基鹵化物與Kevlar納米纖維分散體反應(yīng)，再加入抗壞血酸鈉、飽和硫酸銅溶液與水溶性高分子進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)；再加入有機(jī)溶劑、助劑、強(qiáng)堿，加熱分散，得到分散體；加入成孔劑，分散均勻，涂膜，蒸發(fā)溶劑，凝膠浴中浸泡，水中浸泡，熱處理，得到親水性Kevlar纖維支撐層；最后將支撐層先后浸泡于間苯二胺的水溶液和均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，反應(yīng)；晾干，熱處理，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。所制備的正滲透膜強(qiáng)度高，水流通量高，鹽截留率高，分離效果好，應(yīng)用于水處理的領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜及其制法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于纖維膜【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種復(fù)合正滲透膜，特別涉及一種高強(qiáng)度、水通量較高、鹽截留率好的親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜及其制法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]正滲透膜分離技術(shù)在國(guó)際上得到大量研宄，使得其在食品、醫(yī)藥、能源，污水提純及海水淡化領(lǐng)域，飲用水稀缺條件下軍隊(duì)、緊急救援所用到的水合袋等方面有著很廣泛的應(yīng)用前景。但目前使用的正滲透膜材料強(qiáng)度不高，需要較厚的支撐層才能滿足使用要求，使得膜的濃差極化現(xiàn)象嚴(yán)重，水通量不高，鹽截留率低，分離效果尚不能滿足應(yīng)用要求。
[0003]Kevlar纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量和優(yōu)異的耐熱性能以及耐化學(xué)腐蝕，質(zhì)輕等特點(diǎn)，是目前比強(qiáng)度最高的高分子材料之一。在所需強(qiáng)度一定的條件下，若以Kevlar纖維作為正滲透膜的支撐層材料，可以大大降低支撐層材料的厚度。但從分子結(jié)構(gòu)上看，Kevlar纖維盡管具有極性較強(qiáng)的酰胺基團(tuán)，但其親水性有待提高。因此，對(duì)Kevlar纖維進(jìn)行親水性改性，使之制備的正滲透膜既具有高強(qiáng)度，又具有高水通量和高鹽截留率的工作具有廣泛前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法。通過(guò)該制備方法所制得的復(fù)合正滲透膜強(qiáng)度高、水通量高并且鹽截率好。
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供由上述制備方法制備得到的親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0006]本發(fā)明再一目的在于提供上述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜在水處理中的應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0009](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0010]將Kevlar纖維溶于有機(jī)溶劑中，加入助劑和強(qiáng)堿，加熱攪拌分散，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入含炔基鹵化物，于30?60°C反應(yīng)8?10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于有機(jī)溶劑中，加入抗壞血酸鈉、飽和硫酸銅溶液與水溶性高分子進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)，純化后，得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0011](2)親水性Kevlar纖維支撐層的制備:
[0012]將步驟(I)中的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于有機(jī)溶劑中，加入助劑和強(qiáng)堿，加熱攪拌分散，得到纖維分散體；然后加入成孔劑，攪拌分散均勻，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為80?250um膜，在25?120°C下蒸發(fā)溶劑I?lOmin，放入凝膠浴中浸泡，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡去除成孔劑，再于40?200°C熱處理2?8h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0013](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0014]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于間苯二胺(MPD)的水溶液中15?30min;然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液中，反應(yīng)30?120s ;再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，晾干，于70?100°C熱處理10?20min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0015]步驟(I)中所述有機(jī)溶劑與Kevlar纖維的質(zhì)量比為(4?16): (100?200)。
[0016]步驟(I)中所述有機(jī)溶劑為極性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑。
[0017]優(yōu)選地，N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、N_甲基吡咯烷酮(NMP)和N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的至少一種。
[0018]步驟(I)中所述助劑為堿金屬鹽。
[0019]優(yōu)選地，氯化鋰和氯化鈣中的至少一種。
[0020]步驟⑴中所述助劑用量為有機(jī)溶劑質(zhì)量的2?3%。
[0021]步驟(I)中所述強(qiáng)堿為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿。
[0022]優(yōu)選地，氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫化甲(KH)、氫化鈉(NaH)、二異丙基氨基鋰(LDA)、乙醇鈉、四乙基氫氧化銨和叔丁醇鉀中的至少一種。
[0023]步驟(I)中所述強(qiáng)堿的用量為Kevlar纖維質(zhì)量的I?3倍。
[0024]步驟(I)中所述含炔基鹵化物為溴代丙炔、氯代丙炔、5-氯-1-戊炔、1-溴-2-丁炔中的至少一種。
[0025]步驟(I)中所述含炔基鹵化物的用量為Kevlar纖維質(zhì)量的5?20%。
[0026]步驟(I)中所述水溶性高分子為聚乙二醇單甲醚疊氮物(H1-PEG-N3)、聚氧化乙烯疊氮物(PEO-N3)和聚丙烯酸疊氮物(PA-N3)中的至少一種。
[0027]步驟⑴中所述水溶性高分子的用量為Kevlar纖維質(zhì)量的5?20%。
[0028]步驟(I)中所述抗壞血酸鈉的用量為Kevlar纖維質(zhì)量的5?20%。
[0029]步驟(I)中所述飽和硫酸銅溶液的用量為Kevlar纖維質(zhì)量的5?20%。
[0030]步驟(I)中所述加熱攪拌分散的條件為于30?50°C攪拌12?24h。
[0031]步驟(I)中所述點(diǎn)擊反應(yīng)的條件為于30?50°C反應(yīng)6?10h。
[0032]步驟(2)中所述的有機(jī)溶劑為極性有機(jī)溶劑。
[0033]優(yōu)選地，N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、N_甲基吡咯烷酮(NMP)和N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)中的至少一種。
[0034]步驟(2)中所述親水聚合物改性Kevlar纖維與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為(4?16):(100 ?200)。
[0035]步驟(2)中所述助劑為堿金屬鹽，優(yōu)選氯化鋰和氯化鈣中的至少一種。
[0036]步驟⑵中所述助劑的用量為有機(jī)溶劑質(zhì)量的2?2.5%。
[0037]步驟(2)中所述強(qiáng)堿為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿。
[0038]優(yōu)選地，氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫化甲(KH)、氫化鈉(NaH)、二異丙基氨基鋰(LDA)、乙醇鈉、四乙基氫氧化銨和叔丁醇鉀中的至少一種。
[0039]步驟(2)中所述強(qiáng)堿的用量為親水聚合物改性Kevlar纖維質(zhì)量的0.5?3倍。
[0040]步驟(2)中所述成孔劑為分子量為1000的聚乙二醇(PEG-1000)、分子量為600的聚乙二醇(PEG-600)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-15)中的至少一種。
[0041]步驟(2)中所述成孔劑的用量為親水聚合物改性Kevlar纖維質(zhì)量的5?50%。
[0042]步驟(2)中所述加熱攪拌分散的條件為于30?50°C攪拌12?24h。
[0043]步驟(2)中所述攪拌分散均勻的條件為以200?300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌12?14h。
[0044]步驟⑵中所述凝膠浴的組分為DMSO/蒸餾水；DMS0與蒸餾水的體積比為10:90。
[0045]步驟⑵中所述放入凝膠浴中浸泡的時(shí)間為10?60min。
[0046]步驟(2)中所述凝膠膜在水中浸泡的時(shí)間16?24h。
[0047]步驟(3)中所述間苯二胺(MPD)的水溶液的濃度為18g/L?25g/L。
[0048]步驟(3)中所述均苯三甲酰氯(TMC)的正己烷溶液的濃度為2g/L?5g/L。
[0049]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0050](I)本發(fā)明的正滲透膜采用高強(qiáng)度的Kevlar作為支撐層，膜強(qiáng)度高，支撐層薄，濃差極化現(xiàn)象大大降低；
[0051](2)本發(fā)明的正滲透膜采用經(jīng)過(guò)親水聚合物改性的Kevlar纖維制備支撐層，膜的水通量高，鹽截留率高，分離效果好。

【具體實(shí)施方式】
[0052]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0053]實(shí)施例1
[0054]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0055](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0056]將12重量份Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在160重量份DMSO中，加入3.2重量份的氯化鋰和24重量份的氫氧化鉀，于30°C攪拌分散12h(攪拌的轉(zhuǎn)速為200rpm)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入0.6重量份的溴代丙炔，于30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化2h，得到純化物；將純化物溶于160重量份有機(jī)溶劑(DMSO)中；再加入0.6重量份抗壞血酸鈉、0.6重量份飽和硫酸銅溶液與0.6重量份H1-PEG-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(于30°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0057](2)親水性Kevlar纖維支撐層的制備:
[0058]將12重量份親水聚合物改性Kevlar纖維全部溶于160重量份DMSO中，加入3.2重量份的氯化鋰和24重量份的氫氧化鉀，30°C攪拌分散12h(200rpm的攪拌速度)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入2.4重量份的PEG-1000，攪拌分散均勻(以200rpm攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為10um膜，在25°C下蒸發(fā)溶劑lOmin，放ADMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡30min，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡24h，去除PEG-1000 ;將凝膠膜撈出，在70°C進(jìn)行熱處理8h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0059](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0060]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為18g/L的MPD的水溶液中25min ;然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為2g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)30s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干lmin，然后在70°C下熱處理15min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0061]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT 1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，復(fù)合正滲透膜拉伸強(qiáng)度為139MPa。
[0062]過(guò)濾性能測(cè)試:在0.2MPa下過(guò)濾純水，測(cè)試復(fù)合正滲透膜的水通量；所得膜的水通量為58.8L/m2h，截留率為95.58 %。
[0063]實(shí)施例2
[0064]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0065](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0066]將16重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在200重量份的DMSO中，加入5重量份的氯化鋰和32重量份的叔丁醇鉀，40°C攪拌分散12h (以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入1.6重量份的氯代丙炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化2h后，得到純化物；將純化物溶于200重量份有機(jī)溶劑(DMSO)中，再加入1.6重量份的抗壞血酸鈉、1.6重量份飽和硫酸銅溶液與1.6重量份的PE0-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(40°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0067](2)親水性Kevlar纖維支撐層的制備:
[0068]將16重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維全部溶于200重量份的DMSO中，加入5重量份的氯化鋰和32重量份的叔丁醇鉀，40°C攪拌分散12h (以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入4.8重量份的PVP-15，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為150um膜，在55°C下蒸發(fā)溶劑4min，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡40min，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡24h去除PVP-15 ;將凝膠膜撈出后，于70°C進(jìn)行熱處理8h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0069](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0070]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為18g/L的MPD的水溶液中15min，然后再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為5g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)50s后，將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干lmin，然后在90°C下熱處理15min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0071]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT 1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，復(fù)合正滲透膜拉伸強(qiáng)度為150MPa。
[0072]過(guò)濾性能測(cè)試:在0.2MPa下過(guò)濾純水，測(cè)試復(fù)合正滲透膜的水通量；所得膜的水通量分別為53.5L/m2h，截留率為97.83%。
[0073]實(shí)施例3
[0074]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0075](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0076]將9重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在160重量份的DMF中，加入3.2重量份的氯化鈣和18重量份的NaOH，50°C攪拌分散12h (以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；隨后加入0.63重量份的5-氯-1-戊炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于160重量份有機(jī)溶劑(DMF)中，加入0.63重量份的抗壞血酸鈉、0.63重量份飽和硫酸銅溶液與0.63重量份的PEO-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(50°C下點(diǎn)擊反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0077](2)親水性Kevlar纖維支撐層的制備:
[0078]將9重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于160重量份的DMF中，加入3.2重量份的氯化鋰和27重量份的Na0H，50°C攪拌分散12h(以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到纖維分散體；向纖維分散體重加入0.9重量份的PEG-1000，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為80um膜，在75°C下蒸發(fā)溶劑3min，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡60min，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡24h去除PEG-1000，將凝膠膜撈出后，于50°C進(jìn)行熱處理4h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0079](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0080]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為25g/L的MPD的水溶液中15min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為3g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)60s，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干2min，然后在75°C下熱處理12min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0081]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，正滲透膜拉伸強(qiáng)度為145MPa。
[0082]過(guò)濾性能測(cè)試:在0.2MPa下過(guò)濾純水，測(cè)試復(fù)合正滲透膜的水通量；所得膜的水通量為62.0L/m2h，截留率為97.37 %。
[0083]實(shí)施例4
[0084]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0085](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0086]將16重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在200重量份的DMAC中，加入6重量份的氯化鋰和32重量份的LDA，40°C攪拌分散12h (以300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體加入3.2重量份的1_溴_2_ 丁炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于200重量份有機(jī)溶劑(DMAC)中，再加入3.2重量份的抗壞血酸鈉、3.2重量份的飽和硫酸銅溶液與3.2重量份的PEO-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(40°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0087](2)親水性Kevlar纖維支撐層的制備:
[0088]將16重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于200重量份的DMAC中，加入4重量份的氯化鋰和16重量份的LDA，40°C攪拌分散12h(以300rpm轉(zhuǎn)速攪拌)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入5.6重量份的PEG-600，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為250um膜，在120°C下蒸發(fā)溶劑5min，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡45min，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡24h去除PEG-600，將凝膠膜撈出后，于200°C進(jìn)行熱處理2h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0089](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0090]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為20g/L的MPD的水溶液中18min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為4g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)10s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干3min，然后在100°C下熱處理20min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0091]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，正滲透膜拉伸強(qiáng)度為169MPa。
[0092]過(guò)濾性能測(cè)試:在0.2MPa下過(guò)濾純水，測(cè)試復(fù)合正滲透膜的水通量；所得膜的水通量為60.2L/m2h，截留率為99.52 %。
[0093]實(shí)施例5
[0094]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0095](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0096]將10重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在200重量份的NMP中，加入5重量份的氯化鋰和20重量份的KH，40°C攪拌分散12h(以300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入1.5重量份的1_溴_2_ 丁炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于200重量份有機(jī)溶劑(NMP)中，再加入1.5重量份的抗壞血酸鈉、1.5重量份飽和硫酸銅溶液與1.5重量份的PA-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(40°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維。
[0097](2)親水性Kevlar支撐層的制備:
[0098]將10重量份的親水性改性Kevlar纖維溶于200重量份的NMP中，加入5重量份的氯化鋰和5重量份的KH，40°C攪拌分散12h(以300rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入I重量份的PEG-1000，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為150um膜，在80°C下蒸發(fā)溶劑7min，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡35min，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡24h去除PEG-1000，撈出，將凝膠膜于60°C進(jìn)行熱處理5h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0099](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0100]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為22g/L的MPD的水溶液中20min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為5g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)90s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干3min，然后在85°C下熱處理15min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0101]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，正滲透膜拉伸強(qiáng)度為136MPa。
[0102]過(guò)濾性能測(cè)試:在0.2MPa下過(guò)濾純水，測(cè)試復(fù)合正滲透膜的水通量；所得膜的水通量分別為61.5L/m2h，截留率為98.89%。
[0103]實(shí)施例6
[0104]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0105](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0106]將16重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在200重量份的DMSO中，再加入4重量份的氯化鋰和32重量份的NaH，50°C攪拌分散12h (以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入1.44重量份的5_氯_1_戊炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于200重量份有機(jī)溶劑(DMSO)中，再加入2.88重量份的抗壞血酸鈉、2.88重量份的飽和硫酸銅溶液與2.88重量份的PA-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(50°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維。
[0107](2)親水性Kevlar支撐層的制備:
[0108]將16重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于200重量份的DMSO中，加入4重量份的氯化鋰和40重量份的NaH，50°C攪拌分散12h (以200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入4重量份的PEG-1000，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為10um膜，在25°C下蒸發(fā)溶劑lOmin，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡30min，得到凝膠膜，放入水中浸泡24h去除PEG-1000，將凝膠膜撈出后，于100°C進(jìn)行熱處理4h得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0109](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0110]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為25g/L的MPD的水溶液中30min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為5g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)30s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干3min，然后在90°C下熱處理20min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0111]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，復(fù)合正滲透膜拉伸強(qiáng)度為166MPa。
[0112]過(guò)濾性能測(cè)試:純水在0.2MPa下預(yù)壓30min，然后過(guò)濾800mg/L的PEG-2000，復(fù)合正滲透膜的通量為64.5L/m2h，截留率為98.92%。
[0113]實(shí)施例7
[0114]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0115](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0116]將10重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在100重量份的DMSO中，加入2重量份的氯化鋰和20重量份的乙醇鈉，35°C攪拌分散12h (以300rpm轉(zhuǎn)速攪拌)，得到Kevlar納米纖維分散體；向Kevlar納米纖維分散體中加入I重量份的氯代丙炔，30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于100重量份有機(jī)溶劑(DMSO)中，再加入I重量份的抗壞血酸鈉、I重量份飽和硫酸銅溶液與I重量份的m-PEG-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(35°C反應(yīng)6h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維；
[0117](2)親水性Kevlar支撐層的制備:
[0118]將10重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于100重量份的DMSO中，加入2重量份的氯化鋰和30重量份的乙醇鈉，35°C攪拌分散12h(以300rpm轉(zhuǎn)速)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入0.5重量份的PVP-15，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為150um膜，在40°C下蒸發(fā)溶劑lOmin，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡50min，得到凝膠膜，放入水中浸泡24h去除PVP-15，將凝膠膜撈出后，于40°C進(jìn)行熱處理8h，得到親水性Kevlar纖維支撐層。
[0119](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0120]將步驟(2)制得的親水性Kevlar纖維支撐層浸泡于濃度為24g/L的MPD的水溶液中15min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為2.5g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)105s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干1.5min，然后在75°C下熱處理14min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0121]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，復(fù)合正滲透膜拉伸強(qiáng)度為158MPa。
[0122]過(guò)濾性能測(cè)試:純水在0.2MPa下預(yù)壓30min，然后過(guò)濾800mg/L的PEG-1000，復(fù)合正滲透膜的通量為60.6L/m2h，截留率為90.56%。
[0123]實(shí)施例8
[0124]一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，包含以下具體步驟:
[0125](I)親水聚合物改性Kevlar纖維的制備:
[0126]將12重量份的Kevlar纖維(Dupont公司產(chǎn)品)溶解在160重量份的DMSO中，加入3.2重量份的氯化鈣和24重量份的四乙基氫氧化銨，于40°C攪拌分散12h(300rpm的轉(zhuǎn)速)，得到Kevlar納米纖維分散體；隨后加入1.44重量份的溴代丙炔，于30°C反應(yīng)10h，加水沉淀純化2h后，得到純化物；將純化物溶于160重量份有機(jī)溶劑(DMSO)中，加入1.44重量份的抗壞血酸鈉、1.08重量份的飽和硫酸銅溶液與1.44重量份的H1-PEG-N3進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)(40°C反應(yīng)1h)，純化后得到親水聚合物改性Kevlar纖維。
[0127](2)親水性Kevlar支撐層的制備:
[0128]將12重量份的親水聚合物改性Kevlar纖維溶于160重量份的DMSO中，加入3.2重量份的氯化鈣和36重量份的四乙基氫氧化銨，40°C攪拌分散12h(以200rpm的轉(zhuǎn)速)，得到纖維分散體；向纖維分散體中加入2.4重量份的PEG-1000，攪拌分散均勻(200rpm機(jī)械攪拌12h)，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為120um膜，在85°C下蒸發(fā)溶劑7min，放入DMSO/蒸餾水的體積比為10/90凝膠浴中浸泡40min，得到凝膠膜，放入水中浸泡24h去除PEG-1000，將凝膠膜撈出后，于85°C進(jìn)行熱處理6h，得到親水性Kevlar纖維支撐層；
[0129](3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備:
[0130]將步驟(2)制得的親水性Kevlar支撐層浸泡于濃度為20g/L的MPD的水溶液中25min，然后將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，浸泡在濃度為4g/L的TMC的正己烷溶液中，反應(yīng)10s后，再將親水性Kevlar纖維支撐層撈出，在空氣中晾干lmin，然后在90°C下熱處理12min，得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
[0131]力學(xué)性能測(cè)試:按GBT1040.3-2006進(jìn)行測(cè)試，正滲透膜拉伸強(qiáng)度為147MPa。
[0132]過(guò)濾性能測(cè)試:純水在0.2MPa下預(yù)壓30min，然后過(guò)濾800mg/L的PEG-600，復(fù)合正滲透膜的通量為60.9L/m2h，截留率為97.94%。
[0133]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于:包含以下具體步驟: (1)親水聚合物改性纖維的制備: 將1(60犯' 纖維溶于有機(jī)溶劑中，加入助劑和強(qiáng)堿，加熱攪拌分散，得到1(64犯' 納米纖維分散體；向納米纖維分散體中加入含炔基鹵化物，于30?601:反應(yīng)8?1011，加水沉淀純化后，得到純化物；將純化物溶于有機(jī)溶劑中，加入抗壞血酸鈉、飽和硫酸銅溶液與水溶性高分子進(jìn)行點(diǎn)擊反應(yīng)，純化后，得到親水聚合物改性纖維； (2)親水性1(6^1虹纖維支撐層的制備: 將步驟(1)中的親水聚合物改性纖維溶于有機(jī)溶劑中，加入助劑和強(qiáng)堿，加熱攪拌分散，得到纖維分散體；然后加入成孔劑，攪拌分散均勻，得到鑄膜液；將鑄膜液在玻璃板上涂成厚度為80?250皿膜，在25?1201:下蒸發(fā)溶劑1?10-11,放入凝膠浴中浸泡，得到凝膠膜；將凝膠膜放入水中浸泡去除成孔劑，再于40?2001:熱處理2?8匕得到親水性1(64虹纖維支撐層； (3)親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備: 將步驟(2)制得的親水性1(6^1211'纖維支撐層浸泡于間苯二胺的水溶液中15?30111111 ；然后將親水性1(6^1犯'纖維支撐層撈出，浸泡在均苯三甲酰氯的正己烷溶液中，反應(yīng)30?1208 ；再將親水性纖維支撐層撈出，晾干，于70?1001:熱處理10?20-11,得到親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 步驟⑴中所述有機(jī)溶劑與。^1虹纖維的質(zhì)量比為(4?16): (100?200)； 步驟(1)中所述助劑用量為有機(jī)溶劑質(zhì)量的2?3% ； 步驟(1)中所述強(qiáng)堿的用量為纖維質(zhì)量的1?3倍； 步驟(1)中所述含炔基鹵化物的用量為纖維質(zhì)量的5?20% ； 步驟(1)中所述水溶性高分子的用量為纖維質(zhì)量的5?20% ； 步驟(1)中所述抗壞血酸鈉的用量為纖維質(zhì)量的5?20% ； 步驟(1)中所述飽和硫酸銅溶液的用量為纖維質(zhì)量的5?20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 步驟(1)中所述有機(jī)溶劑為極性有機(jī)溶劑；步驟(2)中所述有機(jī)溶劑為極性有機(jī)溶劑； 步驟(1)中所述助劑為堿金屬鹽；步驟(2)中所述助劑為堿金屬鹽； 步驟(1)中所述強(qiáng)堿為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿；步驟(2)中所述強(qiáng)堿為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 所述極性有機(jī)溶劑為隊(duì)^ 二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、甲基吡咯烷酮和隊(duì)^ 二甲基乙酰胺中的至少一種； 所述堿金屬鹽為氯化鋰和氯化鈣中的至少一種； 所述無(wú)機(jī)堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫化甲和氫化鈉中至少一種；所述有機(jī)堿為二異丙基氨基鋰、乙醇鈉、四乙基氫氧化銨和叔丁醇鉀中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述含炔基鹵化物為溴代丙炔、氯代丙炔、5-氯-1-戊炔、1-溴-2-丁炔中的至少一種； 步驟(1)中所述水溶性高分子為聚乙二醇單甲醚疊氮物、聚氧化乙烯疊氮物和聚丙烯酸疊氮物中的至少一種； 步驟(2)中所述成孔劑為？％-1000、？％-600和？乂？-15中的至少一種； 步驟(2)中所述凝膠浴的組分為0130/蒸餾水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 步驟(2)中所述親水聚合物改性1(671211'纖維與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為(4?16):(100?200)； 步驟(2)中所述助劑的用量為有機(jī)溶劑質(zhì)量的2?2.5% ； 步驟(2)中所述強(qiáng)堿的用量為親水聚合物改性纖維質(zhì)量的0.5?3倍； 步驟(2)中所述成孔劑的用量為親水聚合物改性纖維質(zhì)量的5?50% ； 步驟⑶中所述間苯二胺的水溶液的濃度為188/1?258/1 ； 步驟(3)中所述均苯三甲酰氯的正己烷溶液的濃度為況/!?如/1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 步驟(1)中所述點(diǎn)擊反應(yīng)的條件為于30?501:反應(yīng)6?10卜；步驟(1)中所述加熱攪拌分散的條件為于30?50。〇攪拌12?2處； 步驟(2)中所述加熱攪拌分散的條件為于30?501:攪拌12?2處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法，其特征在于: 步驟(2)中所述攪拌分散均勻的條件為以200?300印111的轉(zhuǎn)速攪拌12?14卜；步驟(2)中所述放入凝膠浴中浸泡的時(shí)間為10?60111111 ； 步驟(2)中所述凝膠膜在水中浸泡的時(shí)間16?2處。
9.一種親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜是由權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的制備方法制備得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜的應(yīng)用，其特征在于:所述親水聚合物改性纖維復(fù)合正滲透膜在水處理中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C02F1/44GK104437135SQ201410849498
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】靳燾, 姜婷婷, 胡繼文, 于發(fā)猛, 胡盛逾 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司