[发明专利]聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提出聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜及其制备方法与应用，具体涉及聚合物膜分离技术领域。该方法包括：(1)制备咖啡酸溶液；(2)制备硫酸铜溶液；(3)上述咖啡酸溶液和上述硫酸铜溶液混合，得混合液；将聚合物膜浸没于混合液中，加入H₂O₂，反应，所得聚咖啡酸涂覆在聚合物膜表面，得聚咖啡酸改性的聚合物纳滤膜；(4)制备氨基末端超支化聚缩水甘油醚溶液；(5)将上述聚咖啡酸改性的聚合物纳滤膜浸没于上述氨基末端超支化聚缩水甘油醚溶液中，反应，得产品。该膜具有亲水性好和分离截留性能佳，且能截留分离的小分子硼，主要用于染料、工业废水的分离与纯化。

技术领域

本发明涉及聚合物膜分离技术领域，具体涉及聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着我国工业化和社会化进程的高速发展，水资源利用过程中产生大量废水，低能耗、高分离效率的膜分离技术在废水处理领域被广泛应用，其中，纳滤膜分离技术对于无机废水及海水中二价离子和低分子量有机物具有优异的分离能力。

复合纳滤膜结构由起分离作用的超薄表层与起支撑作用的多孔支撑层构成，其相应制备过程包括基膜的制备与超薄表层的制备。目前，复合纳滤膜的主要制备方法包括界面聚合法、表面涂覆法。

近年来，贻贝仿生化学被广泛应用于材料表面改性，其中以多巴胺的氧化自聚为代表的仿生贻贝化学被广泛研究。然而，多巴胺作为一种神经传导物质，在某些病理条件下，其酶促氧化和自身氧化产生自由基因而会引起神经毒性作用，且难于获得，成本较高。植物多酚类物质因具有与多巴胺类似的邻苯多酚结构而具备广泛的粘附性能，易于在材料表面形成稳定有效地涂层，并且相比于多巴胺更加易于获得、成本低廉，因此得到广泛应用。

发明内容

本发明提出一种聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜的制备方法，依靠植物多酚咖啡酸能实现快速氧化自聚的特点，在膜表面制备出稳定的聚咖啡酸涂层，并以该涂层作为良好的二次功能化平台，进一步修饰上带有多末端羟基的超支化聚合物，增强复合纳滤膜的抗污截留性能，实现无机盐及低分子量有机物的高效分离，同时达到对难以分离的小分子有害物质硼进行吸附。

本发明提出一种聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜的制备方法，包括下述步骤：

(1)制备咖啡酸溶液：向三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中加入咖啡酸以及金属盐，得咖啡酸溶液；

(2)制备硫酸铜溶液：向三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中加入CuSO₄·5H₂O以及金属盐，得硫酸铜溶液；

(3)上述咖啡酸溶液和上述硫酸铜溶液混合，得混合液；

将聚合物膜浸没于混合液中，加入H₂O₂，反应，所得聚咖啡酸涂覆在聚合物膜表面，得聚咖啡酸改性的聚合物纳滤膜；

(4)制备氨基末端超支化聚缩水甘油醚溶液：向三羟甲基氨基甲烷缓冲液中加入氨基末端超支化聚缩水甘油醚和金属盐，得氨基末端超支化聚缩水甘油醚溶液；

(5)将上述聚咖啡酸改性的聚合物纳滤膜浸没于上述氨基末端超支化聚缩水甘油醚溶液中，反应，得聚咖啡酸/超支化聚合物复合纳滤膜。

进一步地，步骤(3)中，对聚合物膜进行预处理；预处理为无水乙醇浸泡处理和去离子水浸泡处理；

步骤(3)中，聚合物膜为聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚丙烯膜、聚酰胺膜或再生纤维素膜中的一种。

进一步地，步骤(1)中，咖啡酸溶液中咖啡酸的终浓度为0.5-5g/L；

步骤2)中，硫酸铜溶液中硫酸铜的终浓度为0.1-2.5g/L。