本技术介绍了一种制备聚醚砜/介孔氧化硅互穿网络结构复合膜的方法。该方法涉及将聚醚砜与丙烯酸单体、对苯乙烯磺酸钠以及介孔氧化硅纳米颗粒混合,通过原位聚合形成膜液,随后进行脱泡和溶解处理,以制得高性能复合膜。该复合膜在碱式扩散渗析领域展现出优异的应用潜力。
背景技术
现代经济的快速发展和工业化进程的不断推进,带给人类便利生活的同时带来的工业废水的污染问题也日益突出。对于大多数发展中的国家来说,水污染问题已经成为关系到国计民生的重要社会问题。因此,开发一种经济、高效、环保的污水处理技术是研究者们一直关注的热点问题。
膜分离技术是一种简单便捷、低能环保、成本低、效率高的新兴工艺技术,近几年来,在水污染问题的处理上受到越来越多的关注。扩散渗析过程中的核心部件是离子交换膜,根据使用环境的不同,所用的膜需要在相应的酸性/碱性条件下具有长期稳定性,适宜的含水量以及良好的离子选择透过性等。
互穿聚合物网络(IPN)结构是两种及以上化学性质不同或在热力学中不相容的聚合物,通过各自交联或相互穿缠形成具有强迫互容和协调效应的共混聚合物。IPN技术应用范围广泛,技术种类多,我们可以根据需要,选择合适的IPN技术、改变聚合物种类及配比来得到所需要的聚合物复合材料。
聚醚砜(PES)具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等,特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点,在许多领域已经得到广泛应用。因其优异的热稳定性、酸碱稳定性、优异的抗氧化性和良好的机械强度而成为一种受欢迎的高分子聚合物,在膜分离的领域得到广泛的应用。Dhiyaa[参考文献Journal of Membrane Science, 659 (2022)]等人通过接枝PEI层对SiO2
NPs的表面进行了修饰,旨在巩固NPs与聚合物链之间的弱相互作用。更好的相容性意味着最小的团聚,并最终获得更高的膜性能。结果显示,在纳米添加剂掺入后,膜的性能得到了相当大的改善。SiO2
-g-PEI改性后,改性膜的亲水性、孔隙率和渗透率均有较大提高,在0.7 wt%时达到最佳值。添加0.7 wt% SiO2
-g-PEI时,BSA的去除率提高到97%左右,而未改性膜的去除率为79%。Vikrant [Journal of Membrane Science, 603 (2020)]等人成功合成了基于S-MoS2
/ SPES的复合阳离子交换膜,并考察了其电渗析除盐和扩散渗析回收碱的适用性。采用水热磺化法制备了花状二硫化钼。与SPES膜相比,复合膜的物理化学和电化学性能得到了显著改善。DES-5复合膜的离子电导率为1.95±10-2
S/cm,离子交换容量为1.42 meq/g,大大高于DES膜。从功耗和电流效率两方面评价了所制备膜的除盐性能。DES-5复合膜的功耗为0.98 kWh/kg,比DES膜的1.26 kWh/kg低22%;DES-5复合膜的电流效率为69.47%,比DES膜的54.43提高28%。DES-5在扩散渗析中的分离因子为60.32。但随着S-MoS2
含量的添加,复合膜的离子通量却没有得到明显的改善。本发明先通过两种单体与聚醚砜原位交联共聚,对聚醚砜进行功能化,与介孔氧化硅制备复合阳离子交换膜,在离子选择性和通量之间寻找一个合适的折中点。
实现思路