[发明专利]能高效处置重金属的聚醚砜功能梯度复合膜的制备方法

说明书

一种能高效处置重金属的聚醚砜功能梯度复合膜的制备方法，其主要是先经两次氯乙酰化制得高接枝率的氯乙酰化聚醚砜，之后氯乙酰化聚醚砜和3‑氨基丙基三甲氧基硅烷与二乙烯三胺五乙酸进行化学键合反应，使多氨基羧酸官能基团接枝到聚醚砜中，然后应用相转移技术制备了载带多氨基多羧酸官能基团的聚醚砜分离膜，最后在该分离膜表面涂覆哌嗪水溶液和均苯三甲酰氯正庚烷溶液，通过界面聚合反应，在其表面形成致密的纳滤超薄层，制得聚醚砜功能梯度复合膜。本发明方法简便可行，对人体健康危害小，制备的复合膜将微超滤螯合膜吸附和纳滤膜截留的处置效能有机结合，保障高浓度重金属废水经聚醚砜功能梯度复合膜处理后，可实现直接达标排放或回用。

技术领域

本发明涉及一种改性聚醚砜功能梯度复合膜的制备方法。

背景技术

在矿业生产、机械制造、电镀、化学镀、以及有色金属冶炼与加工等过程产生的废水含各类重金属污染物，随生产废水流出的重金属排放到自然环境中会给地表水、土壤、地下水等造成严重污染，继而严重影响水生态环境健康。水体中铅、镍、镉、汞、铬、铜、锌等重金属污染物具有生物难降解、生物毒性大的特性，其能通过食物链传递、在生物体内易于富集、且有生物致毒增效特性，对环境生物和人体健康造成严重危害。世界各国发生的多起汞、铬、镉等重金属污染中毒事件已为人类敲响了警钟，水环境重金属污染已成为不容忽视的社会问题，是世界各国迫切需要解决的环境问题。

目前对重金属离子的主要处理方法有化学沉淀、化学混凝、化学还原、电化学还原、生物吸附、离子交换吸附以及膜分离等。相比其他处理方法，膜分离技术具有效率高、能耗低、选择性好、工艺过程简单、无相变、系统易于构建和扩容等突出优点。膜分离过程通常不需投加化学药剂或药剂用量小，分离净化过程在常温下即可进行，且不改变溶液溶质特性，可对低浓度组分进行浓缩和回收利用，并易于实现自动化控制，因而膜分离技术在组分分离、浓缩、提纯、精制以及水处理等领域有广阔的应用前景。当前，随着人们对水体重金属污染的高度关注，膜分离技术用于水环境中重金属污染的处置日益广泛。在膜分离重金属处置技术中，聚合物增强和胶束增超滤存在重金属污染物二次处置的难题，离子交换膜电渗析和双极膜电渗析工艺存在系统集成投资大、运行成本高的缺陷，反渗透膜分离技术存在压力损失大、处理成本高、易污染的缺陷。低压微滤和超滤对水环境中水溶性重金属的去除效果欠佳，载有螯合吸附官能基团的微超滤膜仅能对水合游离态的低浓度重金属有良好的吸附处置性能。相较于反渗透分离技术，纳滤膜分离具有进水压力小、过水通量大、处置成本低的优点；与改性微滤和超滤膜技术相比，其对重金属的去除效率高。性能优良的分离膜研发一直是高分子材料领域研发的重点，与聚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等材料相比，聚醚砜的耐燃、耐辐射、耐酸碱、抗氧化、抗溶剂等性能更加优异。近年来，以聚醚砜微滤或超滤分离膜为基膜制备耐压、高截留、高通量的纳滤膜，日益受到国内外学者的关注。

国内外学者应用物理共混、化学接枝、等离子诱导技术，将多乙烯胺、树枝状酰胺-胺、氨基膦酸、二乙烯三胺五乙酸、乙二胺四亚甲基膦酸、氨三乙酸等螯合官能基团共混于聚醚砜分离膜中，实现了水中游离态和部分有机络合态重金属的去除，但其对有机络合态重金属污染物的吸附处置性能尚需提高。在公开号为CN 102634054 A的专利申请中，申请人利用等离子体-紫外光引发接枝表面改性方法，将具有络合功能的多氨基和羧基引入聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等聚合物膜中，提高了膜的亲水性，对微量络合态Hg(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)等重金属离子有较大的吸附量。但该膜只能处置水体中微量重金属离子，对于高浓度重金属废水处置性能不佳，难以实现工业化应用。