[发明专利]一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜的制备方法，属于分离膜技术领域。本发明其特征在于所述PVDF改性分离膜由聚酰胺‑胺(PAMAM)对PVDF平板膜进行改性制得，所用的PAMAM对重金属离子具有吸附作用。本发明所述的PVDF改性分离膜对重金属离子吸附能力随PAMAM接枝代数的增加而增大。本发明所述的PVDF改性分离膜吸附的重金属离子可通过清洗液清洗后回收，分离膜能够重复使用。本发明所述的PVDF改性分离膜水通量较纯PVDF膜提高，分离膜的物理性能稳定。本发明生产不需要特殊设备、制备简单，容易实施，所制PVDF改性分离膜成本不大。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，特别涉及一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着现代化工业的发展，工业中含有铜、镉、镍、锌等重金属离子的废水排放所造成的污染日益严重，已造成严重的环境污染问题，为了经济的可持续发展和对生态环境的保护，对重金属废水的处理迫在眉睫。

目前，常用的处理重金属离子的方法有化学沉淀法、膜分离法、离子交换法、络合法和吸附法等。其中膜分离法由于操作方便，吸附效率高，能够循环使用的优点而得到广泛的关注，具体包括超滤膜、纳滤膜、电渗析膜和反渗透膜等。但使用传统的膜分离技术处理废水时，膜材料无法对重金属离子进行选择性吸附，要实现选择性吸附就需要借助离子交换，反渗透等复杂的工艺流程，从而增加成本，不利于废水处理方法的推广应用。因此，开发能够对重金属离子进行选择性吸附的膜材料，对简化废水处理工艺，降低成本具有重要的意义。

当前在分离膜领域，PVDF分离膜由于机械强度高，热稳定性良好，耐酸碱性，耐腐蚀性，疏水性，防污性，价格低廉等优异特性而受到的关注，已广泛的应用在化工、电子、食品、纺织等领域。但是，PVDF膜同样存在对重金属离子无法进行选择性吸附的问题，PVDF是以-CH₂-CF₂-为结构单元的链状结晶性聚合物，在膜结构中不存在能与重金属离子进行特异性络合的基团，因此无法对重金属离子进行选择性吸附。目前，常通过在PVDF膜中引入能够与重金属离子发生络合作用的官能基团如氨基、羧基等来提高PVDF膜对重金属离子的选择性吸附。

聚酰胺-胺(PAMAM)富含氨基等特征官能团，其具有树枝状聚合物的典型特征：高度几何对称性，可控分子结构等，此外PAMAM分支末端还具有大量的伯胺基团，内部含有酰胺基团、羰基基团等，且基团数量随代数的增加呈指数增加。重金属离子与含氮配体之间能够产生络合作用，使得PAMAM对重金属离子具有高的选择性吸附能力。此外，PAMAM为树枝状结构，在其内部形成的空腔能够螯合和包裹重金属离子，在能选择性吸附重金属离子的情况下，还能进一步加强了其对重金属离子的吸附能力。

目前，有关对PVDF进行超支化改性，用于提高膜对重金属离子吸附能力的报道不多，如何将超支化聚合物引入膜材料中达到理想的结果仍是该领域的一大难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜((PVDF-g-PAA-Gn PAMAM膜)的制备方法，所述分离膜对铜、锌、镉、镍等重金属离子具有高效吸附作用。

所述改性PVDF粉末为由丙烯酸(AA)对聚偏氟乙烯(PVDF)粉末进行改性制得，记为PVDF-g-PAA粉末。所述的PVDF-g-PAA粉末可用于制备对铜、锌、镉、镍等重金属离子具有高效吸附作用的平板分离膜或中空纤维分离膜基膜。

所述重金属离子吸附型PVDF改性分离膜是以PVDF-g-PAA膜为基膜，将发散多步法制备的不同代数的聚酰胺-胺(Gn PAMAM)接枝到膜表面而得到的。分离膜接枝Gn PAMAM的代数对重金属离子吸附能力影响很大，分离膜吸附重金属离子的能力随接枝Gn PAMAM代数的增加而显著增大。