[发明专利]一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用。TB与1,3丙磺酸内酯溶解在三氯甲烷溶剂中，通过高温加热，TB上的叔胺基和1,3‑丙磺酸内酯进行季铵化反应，所形成的季铵基(‑C‑N⁺)和支链上的‑SO₃^‑形成两性离子聚合物，这种聚合物在具备高亲水性的同时，由于其与TB具有相似的骨架结构。利用两性离子改性TB聚合物和TB聚合物共混，利用ZTB与TB具有良好的兼容性，用作亲水性添加剂，采用共混法改善TB超滤膜的疏水性和抗污染性差的问题。

技术领域

本发明属于超滤膜制备领域，具体涉及一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法、一种超滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

超滤(UF)以其节能、操作简便、分离效率高等优点，广泛应用于印染废水、食品和生物制药废水、反渗透预处理等领域。然而，在应用过程中，膜通量小、耐污染性能差是水处理膜存在的主要问题。膜污染主要体现在胶体、无机颗粒、有机物、生物质等在过滤过程中对膜孔道的堵塞，导致膜分离性能的急剧下降。因此，高通量及抗污染性是有机膜材料在应用过程中需要解决的关键问题。

base(TB)是一类自具微孔结构的聚合物，由于其分子本身独特的扭曲结构，近年来在气体分离膜、阴离子交换膜和超滤膜等领域引起了广泛的关注和研究。通常，TB聚合物是以芳香族二胺单体和二甲氧基甲烷为原料，通过简单的聚合步骤合成的，其化学结构和聚合结构可以通过重复单元或大量侧链结构进行设计调整。

两性离子聚合物作为抗蛋白污染的新一代抗污染材料被广泛用于改善膜的抗污染性能。其中，共混法是通过在膜材料中引入功能聚合物来调节膜结构和性能的一种简便、通用的方法。但是，这种方法也受到共混聚合物之间相容性的限制，相容性差很可能导致膜表面不规则，表面形成大孔等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两性离子改性TB聚合物及其制备方法，通过TB结构上的叔胺基与1，3-丙磺酸内酯反应，创新性地合成了两性离子改性TB聚合物(称为ZTB)，这种聚合物具备高亲水性，与TB具有相似的自具微孔骨架结构。

本发明另一目的在于提供一种超滤膜及其制备方法，利用ZTB与TB具有的良好兼容性，将ZTB聚合物和TB聚合物共混，改善TB超滤膜的疏水性和抗污染性能。

本发明还有一个目的在于提供一种超滤膜的应用，用于废水处理。

本发明具体技术方案如下：

一种两性离子改性TB聚合物的制备方法，具体为：

将TB聚合物与1,3-丙磺酸内酯混合溶解在溶剂中，加热反应，再冷却至室温，沉淀，过滤，真空干燥，即得ZTB聚合物。

所述TB聚合物为：将邻联甲苯胺和二甲氧基甲烷混合，冰浴条件下滴加三氟乙酸，滴加完成后，在室温下搅拌反应4-5天；随后在氨水中沉淀，将沉淀物过滤后，加入三氯甲烷进行溶解，边搅拌边呈丝状倒入甲醇中再次沉淀，沉淀物进一步用甲醇洗涤后放入阴凉通风处自然干燥，即得TB聚合物。

滴加三氟乙酸的速度控制为：每2s滴加1滴；

所述邻联甲苯胺与二甲氧基甲烷的摩尔比为1:5；

所述冰浴条件为0-4℃；

所述邻联甲苯胺与三氟乙酸的用量比为0.58-0.59mol/L。

所述TB聚合物与1,3-丙磺酸内酯摩尔比为5:1；

所述TB聚合物在溶剂中浓度为0.24mol/L；

进一步的，TB聚合物与1,3-丙磺酸内酯(C₃H₆O₃S)混合溶解在三氯甲烷中；