[发明专利]一种基于两性离子的抗污染超滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于两性离子的抗污染超滤膜，它是由带有叔胺基团的聚合物多孔膜经原位氧化得到的表面及孔道内部均富集有两性离子的超滤膜。本发明还提供制备基于两性离子的抗污染超滤膜的方法，包括：将带有叔胺基团的聚合物制备成多孔膜，再将多孔膜进行原位氧化处理，得到抗污染超滤膜。本发明所述方法得到的抗污染超滤膜孔型两相连续，孔径分布较窄，具有良好的分离选择性和优异的抗污染性能。同时通过调节制膜条件可实现对分离性能的调控，制备简单，成本低廉，分离高效，具有可放大性。

技术领域

本发明属于多孔材料分离膜技术领域，具体涉及一种基于两性离子的抗污染超滤膜、及其制备方法和应用。

背景技术

膜分离技术是指在压力驱动下，不同组分选择性透过膜层障碍物，实现不同组分的选择性分离，达到分离、纯化、浓缩的目的。膜分离技术具有分离效率高，能耗低和环境友好等优势，被广泛应用于水处理、医药和化工等领域。但是在运行过程中分离膜会不可避免的受到膜污染的负面影响，从而导致分离膜使用寿命的降低和运行成本的增加。目前主要对分离膜进行亲水化改性来抑制有机污染物的非特异性黏附，从而提升分离膜的抗污染性能。

现阶段广泛应用的抗污染材料主要为聚乙二醇(PEG)和两性离子材料。两性离子材料根据负离子基团的不同，主要分为羧酸甜菜碱(CB)、磺酸甜菜碱(SB)和磷酰胆碱(PC)，正负离子基团具有电中性和生物相容性等优势可有效减少蛋白质的吸附，抑制细胞和细菌黏附。现阶段使用的两性离子聚合物正负电荷之间碳原子数较多，距离较大，导致膜表面电中性能力降低和功能性减弱。研究表明，两性离子正负离子基团之间距离越短，两性基团捕获周围水分子的能力越强，其电中性和亲水性会得到进一步提升。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于：提出一种新型的基于两性离子的抗污染超滤膜，具有较高的抗污染性能和良好的分离性能。

本发明的另一个目的在于：提供制备所述基于两性离子的抗污染超滤膜的方法，通过简单的步骤和温和的条件即可得到优良性能的具有两性离子的抗污染超滤膜，以适用于工业化生产。

本发明的再一个目的在于：提供所述基于两性离子的抗污染超滤膜作为水处理材料和生物医学材料的应用。

本发明实现上述目的的技术方案为：

首先，提供一种基于两性离子的抗污染超滤膜，它是由带有叔胺基团的聚合物多孔膜经原位氧化得到的表面及孔道内部均富集有两性离子的超滤膜。

本发明优选的方案中，所述的带有叔胺基团的聚合物可以为两亲性嵌段共聚物、共混聚合物或接枝聚合物中的任意一种或两种以上的组合物；进一步优的方案中，所述的两亲性嵌段共聚物是极性嵌段带有叔胺基团的两亲性嵌段共聚物；所述的共混聚合物是任一共混组分带有叔胺基团的共混聚合物；所述的接枝聚合物是接枝链中带有叔胺基团的接枝聚合物。

本发明所述的方案中，所述的聚合物多孔膜可通过选择性溶胀成孔或相分离方式制备得到。

本发明进一步优选的方案中，所述的带有叔胺基团的极性嵌段、共混组分或接枝链可以选自聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)或聚甲基丙烯酸N,N-二乙氨基乙酯(PDEAEMA)中的任意一种，优选PDMAEMA。

本发明的一种实施方式中，所述的带有叔胺基团的聚合物是共混聚合物，所述的共混聚合物的主体成分为聚砜(PSF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或PS；添加成分为PDMAEMA或PDEAEMA，可基于成膜条件选择对应聚合物的分子量。

本发明优选的一种实施方式中，所述的带有叔胺基团的聚合物两亲嵌段共聚物，其极性嵌段选自聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)或聚甲基丙烯酸N,N-二乙氨基乙酯(PDEAEMA)中的任意一种，优选PDMAEMA；非极性的主体嵌段为聚苯乙烯(PS)。