[发明专利]一种抗污染聚醚砜膜的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面接枝聚二甲基硅氧烷抗污染聚醚砜膜制备方法，属于膜 表面改性技术领域，表面改性后的聚醚砜膜具有抗油滴污染、低通量衰竭的功效。

背景技术

随着工业的高速发展，每天有大量的油(原油、有机物等)进入到水体中， 形成含油污水。仅以采油行业为例，全球平均每天排出2.5～10亿桶的含油污水。 如果不经过处理就直接排放，会造成严重的环境污染问题，不仅仅会恶化水体， 破坏水资源，影响农作物的生长而且还会威胁到野生动物的生存以及人体健康。 相对于传统的含油污水处理方法存在的诸多弊端，膜技术作为一种高效、节能、 环保的新型分离技术，被认为是处理含油污水最有效的办法。

聚醚砜材料具有很好的热稳定性和化学稳定性，特别是抗臭氧氧化性能很 好，是常用的膜材料。然而由于其自身的疏水性质，在油水处理的过程中，油滴 易通过疏水作用吸附、沉积在膜表面及膜孔表面造成膜污染。引起膜的通量迅速 减少，必须对膜进行物理或者是化学清洗，不仅会导致费用的增加，还会引起膜 分离性能的下降。因此，需要对聚醚砜膜进行改性，以提高其抗污染能力。

早期的研究方向大多集中在通过提高聚醚砜膜的亲水性，可以在膜表面吸附 大量的水分子，进而形成水化层，有效地避免油滴与膜表面直接接触，阻碍油滴 在膜表面的吸附沉积，从而提高膜的抗污染能力。然而油类污染物具有非常低的 表面能，油滴粒子极易发生聚结、迁移及铺展，进而形成连续的油膜，堵塞膜孔， 导致通量急剧下降。因此对聚醚砜膜进行改性，只是简单的亲水化改性是远远不 够的，还得有效的阻碍油滴形成连续致密的油膜。研究发现通过在膜表面同时引 入亲水链段和低表面能链段，既能有效的抑制油滴在膜表面的吸附沉积，又能阻 碍形成连续的致密油膜，大幅度的提高膜的应用效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种表面接枝聚二甲基硅氧烷抗污染聚醚 砜膜的制备方法，构建出亲水区和非极性低表面能区镶嵌的两亲性先进膜表面， 以解决传统聚醚砜膜抗污染能力弱、易遭受严重的通量衰竭的问题。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供一种抗污染聚醚砜膜的制备方 法，该制备方法按照下述步骤进行：

1)以聚醚砜为成膜材料，以N，N-二甲基乙酰胺为溶剂配制铸膜液，在 20-60℃下，搅拌2-12h，脱泡4-12h后刮膜，在空气中放置10-30s后，放入10-50℃ 水浴中凝固成膜，得到聚醚砜基膜；

2)将多巴胺溶于碱性缓冲溶液中，制成浓度为0.5-12.0g/L的多巴胺缓冲溶 液，将上述制备的聚醚砜基膜的过滤面朝下浸入到新鲜配制的多巴胺缓冲溶液 中，20-60℃下反应0.5-24h，将膜取出用去离子水冲洗，得到表面接枝有聚多巴 胺分子层的聚醚砜膜；

3)将氨基封端的聚二甲基硅氧烷NH₂-PDMS-NH₂溶于乙醇中制成浓度为 0.5-5.0g/L的溶液，将表面接枝有聚多巴胺分子层的聚醚砜膜置于其中，在 20-60℃下反应0.5-24h，将膜取出后用乙醇冲洗得到表面接枝有聚二甲基硅氧烷 的聚醚砜膜。

其中：

步骤1)中聚醚砜在铸膜液中的浓度为10.0-18.0wt％。

步骤2)中碱性缓冲溶液为pH＝7.2的巴比妥钠-盐酸缓冲溶液、pH＝8.5的三 羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液、pH＝9.4的甘氨酸-氢氧化钠缓冲溶液或pH＝10.3 的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中的一种。

步骤3)中所用的NH₂-PDMS-NH₂分子量为1000-4000。

本发明还提供一种抗污染聚醚砜膜的的应用，该膜材料表面接枝无毒的聚二 甲基硅氧烷PDMS低表面能链段能够有效抵御油滴的吸附，可以用来高效、绿 色的处理油水乳液。

有益效果：与现有的聚醚砜膜材料相比，本发明的优点在于：制备方法简单， 无需苛刻反应条件，处理油水乳液时截留率高、抗油滴污染能力强，而且通量衰 竭现象大大减轻。

具体实施方式