[发明专利]一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜

权利要求书

1.一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜PVDF-g-PAA-Gn PAMAM，其特征在于：所述PVDF-g-PAA-Gn PAMAM膜是将PVDF粉末经预处理、改性制备得到的改性PVDF粉末为成膜基质，通过浸没沉淀相转化法并刮制成膜得到PVDF-g-PAA膜，将所述PVDF-g-PAA膜经活化后，将通过分散多步法制备的Gn PAMAM(n为1,2,3或4)接枝到所述PVDF-g-PAA膜上，制备得到PVDF-g-PAA-Gn PAMAM膜，其中n为1,2,3或4；所述PVDF-g-PAA膜的活化处理条件为：将PVDF-g-PAA膜浸没在活化液中；所述活化液是将1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)以及N-羟基丁二酰亚胺(NHS)依次加入水中，在活化液中的终浓度分别为：EDC·HCl：0.05～0.1mol/L，NHS：0.05～0.1mol/L。

2.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：

所述所述PVDF-g-PAA膜的活化条件为，将所述PVDF-g-PAA膜与活化液按照质量体积比0.01-0.05g：10-50ml混合，25～30℃下振荡1.5-3h。

3.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：所述GnPAMAM中n为3或4。

4.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：所述PVDF粉末的预处理步骤为：将PVDF粉末经强碱溶液以及无水乙醇碱处理后，经搅拌、抽滤、洗涤后，烘干，得到PVDF预处理粉末；所述PVDF粉末与无水乙醇的质量体积比为：20～30g：4～6mL。

5.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：所述改性PVDF粉末的制备步骤为：将PVDF粉末经预处理后，得到PVDF预处理粉末，将所述PVDF预处理粉末与N-N二甲基甲酰胺(DMF)按照质量体积比5～11g：100～120mL混合，在60～70℃下通氮气5～15min，再加入丙烯酸(AA)和偶氮二异丁腈(AIBN)后，通氮气15～25min，经抽滤、洗涤后，烘干备用，得到所述改性PVDF粉末；所述PVDF预处理粉末与加入的AA和AIBN质量比为：5～11：10～15：0.1～0.3。

6.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：所述PVDF-g-PAA膜的制备方法如下：

将所述改性PVDF粉末、聚乙二醇(PEG)粉末与DMF按照质量比8～10：4～6：35～45混合，在60～70℃下搅拌6～12小时，得到铸膜液，待所述铸膜液经脱泡后倒在玻璃板表面，用规格为100-300μm的刮膜棒刮制成膜厚度100-300μm，将玻璃板放入25～30℃的水中固化成型，得到PVDF-g-PAA膜。

7.如权利要求1所述的一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜，其特征在于：所述重金属离子吸附型PVDF改性分离膜的步骤如下：

(1)PVDF粉末的预处理：在60～70℃条件下，将PVDF粉末快速加入到2.5～3mol/L的氢氧化钾溶液中，同时迅速倒入无水乙醇，经搅拌、抽滤、洗涤后，烘干备用，得到PVDF预处理粉末；所述PVDF粉末、氢氧化钾溶液与无水乙醇的质量体积比为：20～30g：150-300mL：4～6mL；

改性PVDF粉末的制备：将所述PVDF预处理粉末与N-N二甲基甲酰胺(DMF)按照质量体积比5～11g：100～120mL混合，在60～70℃下通氮气溶解，待粉末溶解后继续通氮气5～15min，再加入丙烯酸(AA)和偶氮二异丁腈(AIBN)后，通氮气15～25min，经抽滤、洗涤后，烘干备用，得到改性PVDF粉末；所述PVDF预处理粉末与加入的AA和AIBN质量比为：5～11：10～15：0.1～0.3；

(2)PVDF-g-PAA膜的制备：

将所述改性PVDF粉末、聚乙二醇(PEG)粉末与DMF按照质量比8～10：4～6：35～45混合，在60～70℃下搅拌6～12小时，得到铸膜液，待所述铸膜液经脱泡后倒在玻璃板表面，用规格为100-300μm的刮膜棒刮制成膜厚度100-300μm，将玻璃板放入25～30℃的水中固化成型，得到PVDF-g-PAA膜；

(3)Gn PAMAM的制备：

①制备G0.5的PAMAM树状大分子

将乙二胺(EDA)与甲醇按照质量体积比4～6g：20ml混合，在冰水浴中通氮气1～3h，得到EDA混合液1；将丙烯酸甲酯(MA)与甲醇按照质量体积比55～60g：20ml混合，得到MA混合液；将所述MA混合液以1～3滴/秒的速度滴加到所述EDA混合液中，所述MA混合液与EDA混合液1体积比为：1-3:1，滴加完成后继续通氮气30～50min，之后停止通氮气，于室温20-35℃下反应12-24h后进行旋蒸，温度为40～50℃，得到G0.5的PAMAM树状大分子；

②制备G1.0PAMAM树状大分子

将EDA与甲醇按照质量体积比35～40g：50ml混合，冰水浴下通氮气脱氧1～3h，得到EDA混合液2；将G0.5PAMAM与甲醇按照质量体积比10～20g：30ml混合，得到G0.5PAMAM混合液；将所述G0.5PAMAM混合液以1～3滴/秒的速度滴加到所述EDA混合液2中，所述G0.5PAMAM混合液与EDA混合液2体积比为1-3:1；滴加完毕之后继续通氮气30～60min，之后停止通氮气，室温20-35℃下搅拌反应24～48h后进行旋蒸，温度60～70℃，最后得到G1.0PAMAM；

③制备G1.5的PAMAM树状大分子：以G1.0PAMAM为原料，依据步骤(3)①制备G0.5的PAMAM的合成步骤，将所述EDA替换为所述G1.0PAMAM，最终制备得到G1.5的PAMAM；

④制备G2.0PAMAM树状大分子：以所述G1.5的PAMAM为原料依据步骤(3)②步骤，将所述G0.5的PAMAM替换为所述G1.5的PAMAM，最终制备得到G2.0PAMAM；

⑤G2.5的PAMAM、G3.0PAMAM、G3.5的PAMAM、G4.0PAMAM树状大分子的制备按照步骤(3)①②③④依次循环迭代合成，最终分别制备得到G1.0PAMAM，G2.0PAMAM，G3.0PAMAM，G4.0PAMAM；

(4)PVDF改性分离膜的制备：

①将PVDF-g-PAA膜浸没在活化液中；所述活化液是将1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)以及N-羟基丁二酰亚胺(NHS)依次加入水中，在活化液中的终浓度分别为：EDC·HCl：0.05～0.1mol/L，NHS：0.05～0.1mol/L；

②将经活化后的基膜经洗涤后，放置在质量溶度为2～4％的所述GnPAMAM(n为1,2,3或4)溶液中，在25～30℃下振荡12-24h后，经洗涤烘干得到重金属离子吸附型PVDF改性分离膜。