一種複合正滲透膜及其製備方法和應用與流程
2023-07-09 06:42:06 5
本發明涉及一種高分子合成以及膜分離技術領域,尤其是涉及一種聚合物納微荷電粒子及其製備方法,以及摻雜有聚合物納微荷電粒子的複合正滲透膜和製備方法。
背景技術:
水資源短缺是人類目前面臨的重大環境問題之一。雖然中國的淡水資源豐富,佔全球水資源的6%。但是我國人口基數大,人均淡水資源僅為世界水平的25%。彌補解決淡水資源不足的缺陷,常見的手段有海水淡化、汙水回收等。海水是一種豐富的水資源,但需要將淡水與海水中大量的生物質和礦物質也是重要的資源分離後才能使用。常見的水處理淡化技術包括納濾、反滲透、滲透蒸發和電滲析等。這些技術具有其優點,但也存在著如能耗較高等一些不足。世界各國正積極研究開發新的水處理過程,實現高效、低能耗、環境友好的目標。
正滲透是一種僅依靠驅動液與料液之間的滲透壓差驅動,在常溫常壓下即可進行的膜分離過程。與納濾、反滲透、滲透蒸發和電滲析相比,正滲透過程的水資源回收率可高達70%;無需外加壓力、供熱,能耗低;不易結垢,使用壽命長。因此,正滲透過程在海水淡化、工業汙水處理、生活汙水處理、食品工程、醫療、航空航天和能源等領域具有很好的應用前景。
正滲透膜是正滲透過程中的核心組件之一。目前在商品化正滲透膜中佔主導地位的是美國Hydration Technology Inc.公司通過相轉化法生產的乙酸纖維素正滲透膜,相關專利為WO2006110497A2。該乙酸纖維素存在一些缺陷,如:鹽截留率較低,約為90%;水通量低,僅有20L/(m2·h),無法滿足工業生產需求;乙酸纖維素在使用過程中容易水解,服役時間短。
為了彌補乙酸纖維素膜的這些不足陷,目前已找到替代乙酸纖維素的耐酸鹼聚合物,如聚碸、聚醚碸、聚苯並咪唑等。但是以這些聚合物為骨架製得的支撐層親水性差,內部濃差極化現象嚴重。為改善內部濃差極化,專利CN102580560A、CN201510245514、CN103301758A等分別報導了在正滲透膜中摻雜表面活性劑修飾的納米無機物TiO2、氨基改性的石墨烯等。這些複合正滲透膜包括分散有納米粒子的支撐層及其表面起截留鹽類離子作用的活性層。雖然這些專利所述的複合正滲透膜水通量達到了14~17L/(m2·h)。但是摻雜的無機納米粒子在支撐層中容易團聚,進而使活性層產生了缺陷,降低了鹽截留率(參見:M.Ghanbari,D.Emadzadeh,W.J.Lau,T.Matsuura,M.Davoody,A.F.Ismail.Desalination 2015,371,104-114.和D.Emadzadeh,W.J.Lau,T.Matsuura,A.F.Ismail,M.Rahbari-Sisakht.Journal of Membrane Science 2014,449,74-85.)。
技術實現要素:
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可提高正滲透膜水通量,同時保持高鹽截留率的聚合物納微荷電粒子,並將其摻雜在正滲透膜中,用於正滲透過程。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
一種聚合物納微荷電粒子,包括交聯聚苯乙烯骨架,和連在交聯聚苯乙烯骨架表面和內部的親水基團。
優選的,所述的親水基團包括羧基、羧酸鹽、磺酸基或磺酸鹽。
一種聚合物納微荷電粒子的製備方法,包括以下步驟:
(A)取二乙烯基苯和苯乙烯混合,製得油相A;
(B)取酸性單體與水混合,再加入鹼源,反應,得到水相B;
(C)將油相A和水相B混合,加入引發劑,在惰性氣體保護下,反應,得到聚合物納微荷電粒子分散液;
(D)將步驟(C)得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於透析袋中,再將透析袋置於流動水中透析,擴散透析除去小分子,乾燥,即得到聚合物納微荷電粒子。
優選的,步驟(A)中所述的二乙烯基苯和苯乙烯的質量比為1:1~500:1;
步驟(B)中所述的酸性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、3-丁烯酸、2-丁烯酸、戊烯二酸、己二烯酸、己烯二酸、氨己烯酸、苯乙烯磺酸、丙烯基磺酸或甲基丙烯磺酸中的一種或多種,
所述的鹼源為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋇、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸氫鋰、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鎂、碳酸氫鈣、碳酸氫鋇中的一種或多種,
酸性單體與鹼源的加入量之比滿足:鹼源水解產生的氫氧根離子與酸性單體產生的氫離子的摩爾比為(0~1.2):1,加入的鹼源與酸性單體中和生成鹽,可以改善酸性單體在水中的溶解度,進而控制無皂乳液成核時間與大小,調控合成粒子的粒徑,以滿足不同工況需求;加入的鹼源還可以使製得的粒子帶負電,提高粒子與粒子之間的靜電排斥力,降低膜製備過程中粒子團聚的可能性。若酸性單體在水中的溶解度足夠大,且酸性較強,能在水中電離出大量氫離子使粒子帶負電,則可以不加入鹼源。
水與酸性單體的質量比為(1~50):(0.1~1)。
步驟(C)中,油相A與水相B的添加比滿足:酸性單體的質量與油相A的質量比為(0.1~1):1,
所述的引發劑為芳基偶氮氨、芳基偶氮硫醚、芳基偶氮酸銨、芳基偶氮酸鈉、芳基偶氮酸鉀、過氧化氫、異苯丙過氧化氫、過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化苯甲醯、鉻酸鉀中的一種或多種,其添加量滿足:反應體系中所有的乙烯基與引發劑的摩爾比為(100~2000):1。
步驟(C)中反應溫度為55~95℃,反應時間為4~10h,攪拌轉速為200~1000rpm;
步驟(D)中透析袋中的截留分子量為14000Da。
一種摻雜聚合物納微荷電粒子的複合正滲透膜,包括摻雜聚合物納微荷電粒子的聚合物支撐層和複合在聚合支撐層上表面的聚醯胺活性層,所述聚合支撐層中由聚合物納微荷電粒子與骨架聚合物按質量比1:400~5:1製成。
所述的聚醯胺活性層為厚度為50~400nm的交聯緻密無孔的薄層;
所述的骨架聚合物為聚碸、聚醚碸、磺化聚碸、聚碸醯胺、聚芳醚碸酮、聚芳醚腈酮、共聚聚醚碸、聚偏氟乙烯、聚醯亞胺、聚丙烯腈、聚醚酮、聚醚醚酮、聚苯並咪唑、聚吡酮、聚醚醯亞胺、聚碳酸酯中的一種或多種。
摻雜聚合物納微荷電粒子的複合正滲透膜的製備方法,包括以下步驟:
(a)將骨架聚合物加入溶劑中,避光攪拌溶解,脫氣,得到聚合物溶液;
(b)取聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液;
(c)將鑄膜液製成液膜,轉移至去離子水中,製得聚合物支撐層;此過程主要有兩種方法:一種是直接將鑄膜液在玻璃板等上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100~300μm。或將鑄膜液通過環隙噴頭噴出,導入去離子水中,聚合物析出得到中空纖維的支撐層。所述環隙噴頭的內徑為80~1000μm,外徑為300~1400μm。
(d)將聚合物支撐層的一側的表面浸入胺類單體的水溶液中,浸潤後取出,再將吸收了胺類單體溶液的一側表面繼續浸入醯氯單體的正己烷溶液中,浸潤取出,即得到所需複合正滲透膜。聚合物支撐層的一側表面為上表面,即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
步驟(a)中聚合物溶液中,骨架聚合物的濃度為0.05~0.4g/g;
步驟(b)中,聚合物納微荷電粒子與骨架聚合物的質量比為1:400~5:1;
步驟(d)中所述的胺類單體選自哌嗪、乙二胺、己二胺、辛二胺、環己二胺、二氰二胺、丙二醯胺、二乙烯三胺、馬來酸二胺、對亞二甲苯二胺、對苯二胺、間苯二胺、二氨基萘、聯苯二胺、聯萘二胺、二氨基蒽醌、二氨基菲、三氨基苯、三聚氰胺、三(4-氨基苯基)胺或三氨基嘧啶中的一種或多種,胺類單體的水溶液的濃度為0.1~15wt%,聚合物支撐層在胺類單體的水溶液中浸潤的時間為0.5~25min。
所述的醯氯單體選自苯二甲醯氯、均苯三甲醯氯或苯四甲醯氯中的一種或多種,醯氯單體的正己烷溶液的濃度為0.05~8.5wt%,聚合物支撐層在醯氯單體的正己烷溶液中浸潤的時間為0.5~35min。
所述的溶劑選自四氫呋喃、吡啶、丙酮、三甘醇、環丁碸、丁酮、異丙醇、甲乙酮、甲基異丁基酮、乙腈、乙醛、嗎啉、甲醯胺、二氧六環、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、六甲基磷醯胺或N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。
本發明通過合成表面有特定官能團的聚合物納微荷電粒子,並將其摻雜在正滲透膜的支撐層中。再通過界面聚合在支撐層上表面複合聚醯胺活性層。製得的摻雜聚合物納微荷電粒子的正滲透膜水通量高,同時鹽截留率與未摻雜聚合物納微荷電粒子的正滲透膜幾乎相同。這是因為經無皂乳液聚合得到的聚合物納微荷電粒子表面有大量親水性官能團如羧基、羧酸鹽、磺酸基、磺酸鹽等。將其摻雜在正滲透膜中後,聚合物納微荷電粒子顆粒之間受靜電力的限制不易團聚,分散性好。同時,聚合物納微荷電粒子表面的電荷能形成離子氛,所以納米粒子內部的孔道是荷電孔,納米粒子與支撐層形成的孔道也是荷電孔。根據道南平衡,荷電孔能截留同離子,為保證膜兩側溶液的電中性,反離子也會被截留。所以荷電孔能截留鹽類離子,這也是摻雜聚合物納微荷電粒子後,正滲透膜的鹽截留率幾乎不變的原因之一。除此之外,這些荷電孔還為水分子在支撐層中的傳質提供了額外的通道,提高了支撐層內的傳質效率,緩解了支撐層內的濃差極化現象,最終表現為水通量的增加。
目前常見的摻雜物包括分子篩、金屬氧化物、二氧化矽或石墨烯。這些無機納米粒子表面幾乎無荷電官能團,不僅無法截留鹽類離子,還易團聚。所以當這些物質的摻雜量超過0.02g/g時,正滲透膜的鹽截留率會急劇下降至70%左右。而且團聚的無機納米粒子會在支撐層中形成缺陷點,進而降低了正滲透膜的力學性能。本發明所提供的聚合物納微荷電粒子,基於苯乙烯交聯骨架。所以聚合物納微荷電粒子骨架上的苯環大π鍵與構成支撐層的骨架聚合物上苯環大π鍵具有很好的相容性,所以聚合物納微荷電粒子幾乎不會影響正滲透膜的力學性能。
本發明中用作支撐層骨架的聚合物具有很好的耐腐蝕性能,且均能溶於溶劑。在聚合物溶液中引入非溶劑後,形成的支撐層內部具有幾乎貫穿支撐層的指狀孔道。在靠近支撐層上表面,有相對緻密,厚度約為5μm的海綿狀皮層,該結構適合聚醯胺活性層的附著。這種指狀孔道和海綿狀皮層結合的結構,能保證正滲透膜在應用過程中的力學性能,同時也促進了傳質。若在本發明所述配方之外製備正滲透膜,可能無法成膜或得到整體均為海綿狀結構的正滲透膜,這都是不利於傳質的。
本發明涉及的參與界面聚合的胺類單體和醯氯單體在本發明所述的濃度和浸潤時間內,能形成厚度約為50~400nm的活性層。若不在本發明所述範圍內,可能無法形成完整的聚醯胺活性層或者形成過於緻密的活性層,最終都會導致正滲透膜性能的下降。
與現有技術相比,本發明具有以下優點:
(1)本發明所涉及的複合正滲透膜,其中摻雜的聚合物納微荷電粒子分布均勻,且聚合物納微荷電粒子在使用過程中不會脫落。摻雜了聚合物納微荷電粒子後,正滲透膜的水通量最多可以提高至初始值的200%,而鹽截留率可以保持在90%以上,與未摻雜聚合物微納荷電粒子的正滲透膜相比幾乎不變。
(2)本發明的製備過程原料易得,操作簡單,所有溶劑均可回收再利用,對環境友好。
(3)本發明涉及的複合正滲透膜,能夠應用於海水、苦鹹水淡化,生活、工業汙水處理,果蔬汁液提濃等領域。具有回收率高、易清洗、使用壽命長等優點。
(4)本發明涉及的複合正滲透膜製備過程靈活多變,可根據需求改善製備條件,進而適應不同的實際工業生產條件,有利於工業化生產。該方法不僅能應用於正滲透膜,還能推廣至各類分離膜如反滲透膜、納濾膜、超濾膜、滲透汽化膜等。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例1
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為375:1。
(2)將7.1g順丁烯二酸與去離子水混合,再加入碳酸鋰,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.3mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的30.4倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在73℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為73℃,攪拌轉速為280rpm,反應時間為5.8h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為290:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將12.0g聚芳醚碸酮加入88.0g二甲基亞碸中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將36.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為300μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入二胺基菲的11.3wt%水溶液中。14.0min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、均苯三甲醯氯的0.9wt%正己烷溶液中,28.1min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和均苯三甲醯氯的質量比為1:4。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為31.8L/(m2·h),鹽截留率為97.5%。
實施例2
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為226:1。
(2)將12.7g苯乙烯磺酸與去離子水混合,再加入碳酸鎂,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.78mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的35.3倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在81℃。
(4)向反應器中加入過氧化氫,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為81℃,攪拌轉速為960rpm,反應時間為7.3h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1715:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將10.3g聚醚碸加入89.8g N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。所述N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲醯胺的質量比為3:1。
(8)將1.3g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入三(4-氨基苯基)胺的10.5wt%水溶液中。25.0min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的7.7wt%正己烷溶液中,33.3min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為32.4L/(m2·h),鹽截留率為93.5%。
實施例3
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為425:1。
(2)將4.0g順丁烯二酸與去離子水混合,再加入氫氧化鈉、氫氧化鋇,得到水相B。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為1.08mol/mol。所述氫氧化鈉和氫氧化鋇的質量比為3:2。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的45.1倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在91℃。
(4)向反應器中加入過硫酸鉀、過氧化苯甲醯,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為91℃,攪拌轉速為800rpm,反應時間為6.1h。所述過硫酸鉀和過氧化苯甲醯的質量比為3:4。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為575:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將15.5g聚苯並咪唑、聚醚醚酮加入84.5g丙酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。所述聚苯並咪唑和聚醚醚酮的質量比為1:3。
(8)將20.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在0.7MPa下通過內徑為400μm,外徑為600μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入間苯二胺、己二胺的7.6wt%水溶液中。17.7min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的6.8wt%正己烷溶液中,9.1min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述間苯二胺和己二胺的質量比為4:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為38.7L/(m2·h),鹽截留率為95.8%。
實施例4
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為450:1。
(2)將18.8g 3-丁烯酸與去離子水混合,再加入碳酸鈉,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.06mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的1倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在75℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮酸鈉、鉻酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為95℃,攪拌轉速為920rpm,反應時間為7.9h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1810:1。所述芳基偶氮酸鈉和鉻酸鉀的質量比為5:2。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將6.8g聚碸、聚醚碸加入93.3g三甘醇中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。所述聚碸和聚醚碸的質量比為1:1。
(8)將24.50g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為300μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入辛二胺的1.6wt%水溶液中。15.2min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯、苯四甲醯氯的2.6wt%正己烷溶液中,24.7min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述均苯三甲醯氯和苯四甲醯氯的質量比為2:3。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為36.1L/(m2·h),鹽截留率為95.2%。
實施例5
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為325:1。
(2)將1.0g 2-丁烯酸與去離子水混合,再加入碳酸鉀,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.48mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的37.8倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在69℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮酸鉀、過氧化氫,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為69℃,攪拌轉速為520rpm,反應時間為9.7h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為765:1。所述芳基偶氮酸鉀和過氧化氫的質量比為3:2。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將5.0g聚碸、磺化聚碸加入95.0g環丁碸中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。所述聚碸和磺化聚碸的質量比為3:1。
(8)將25.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為200μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入環己二胺的9.8wt%水溶液中。3.0min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的3.4wt%正己烷溶液中,5.7min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為33.1L/(m2·h),鹽截留率為92.2%。
實施例6
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為251:1。
(2)將13.0g戊二烯酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鈉,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.84mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的50.0倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在77℃。
(4)向反應器中加入過氧化氫,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為77℃,攪拌轉速為560rpm,反應時間為6.7h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為860:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將40g聚碳酸酯加入60g丁酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將4.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在1.0MPa下通過內徑為800μm,外徑為1200μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入二氰二胺的9.0wt%水溶液中。1.7min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、苯四甲醯氯的1.7wt%正己烷溶液中,29.8min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和苯四甲醯氯的質量比為1:4。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為31.7L/(m2·h),鹽截留率為97.8%。
實施例7
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為475:1。
(2)將6.3g己二烯酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鉀,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.24mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的15.7倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在93℃。
(4)向反應器中加入異苯並過氧化氫,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為93℃,攪拌轉速為560rpm,反應時間為6.7h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為195:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將27.8g聚醚醯亞胺加入72.3g異丙醇中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將12.2g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入丙二醯胺的8.3wt%水溶液中。6.6min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的6.4wt%正己烷溶液中,19.5min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為33.6L/(m2·h),鹽截留率為97.2%。
實施例8
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為76:1。
(2)將17.8g己烯二酸與去離子水混合,再加入氫氧化鈉、氫氧化鉀,得到水相B。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.36mol/mol。所述氫氧化鈉和氫氧化鉀的質量比為2:1。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的42.7倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在87℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為87℃,攪拌轉速為880rpm,反應時間為8.8h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1145:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將26.0g聚吡酮加入74.0g甲乙酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將19.5g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入二乙烯三胺的2.3wt%水溶液中。7.9min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的7.2wt%正己烷溶液中,21.2min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為36.3L/(m2·h),鹽截留率為94.8%。
實施例9
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為300:1。
(2)將6.6g苯乙烯磺酸與去離子水混合,再加入碳酸鈣,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.18mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的28.0倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在55℃。
(4)向反應器中加入過硫酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為55℃,攪拌轉速為480rpm,反應時間為5.5h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1620:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將24.3g聚苯並咪唑加入75.8g甲基異丁基酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將0.06g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入間苯二胺、馬來酸二胺的6.8wt%水溶液中。23.8min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的3.9wt%正己烷溶液中,31.6min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述間苯二胺和馬來酸二胺的質量比為1:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為35.0L/(m2·h),鹽截留率為93.3%。
實施例10
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為400:1。
(2)將5.0g丙烯基磺酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鈣,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.66mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的20.6倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在59℃。
(4)向反應器中加入過硫酸鈉,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為59℃,攪拌轉速為200rpm,反應時間為7.6h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為2000:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將34.8g聚醚醚酮加入65.3g乙腈中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將15.3g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入對亞二甲苯二胺的5.3wt%水溶液中。4.2min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的8.1wt%正己烷溶液中,16.0min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為29.8L/(m2·h),鹽截留率為98.3%。
實施例11
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為101:1。
(2)將11.2g甲基丙烯磺酸與去離子水混合,再加入氫氧化鋇,得到水相B。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為1.02mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的8.4倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在65℃。
(4)向反應器中加入過氧化苯甲醯,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為65℃,攪拌轉速為840rpm,反應時間為6.4h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為385:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將33.0g聚醚酮加入67.0g乙醛中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將11.1g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入對苯二胺的3.8wt%水溶液中。21.3min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、均苯三甲醯氯的1.3wt%正己烷溶液中,14.3min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和均苯三甲醯氯的質量比為1:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為31.8L/(m2·h),鹽截留率為97.7%。
實施例12
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為151:1。
(2)將9.1g丙烯酸、順丁烯二酸與去離子水混合,再加入碳酸鋇,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為1.14mol/mol。所述丙烯酸和順丁烯二酸的質量比為3:4。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的5.9倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在61℃。
(4)向反應器中加入鉻酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為61℃,攪拌轉速為320rpm,反應時間為5.2h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為955:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將20.8g聚丙烯腈加入79.3g嗎啉中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將2.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在0.8MPa下通過內徑為600μm,外徑為1000μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入間苯二胺的13.5wt%水溶液中。9.1min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的8.5wt%正己烷溶液中,26.4min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為37.1L/(m2·h),鹽截留率為93.5%。
實施例13
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為500:1。
(2)將16.3g甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鋇,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.90mol/mol。所述甲基丙烯酸和甲基丙烯磺酸的質量比為1:2。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的13.3倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在71℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨、芳基偶氮氨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為71℃,攪拌轉速為680rpm,反應時間為8.5h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1335:1。所述過硫酸銨和芳基偶氮氨的質量比為5:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將31.3g聚醯亞胺加入68.8g甲醯胺中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將10.3g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在1.2MPa下通過內徑為700μm,外徑為1000μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入二氨基萘的12.8wt%水溶液中。18.9min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的2.2wt%正己烷溶液中,7.4min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為39.6L/(m2·h),鹽截留率為96.5%。
實施例14
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為176:1。
(2)將13.7g己二烯酸、己烯二酸與去離子水混合,再加入氫氧化鉀,得到水相B。所述己二烯酸和己烯二酸的質量比為2:3。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.72mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的40.2倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在57℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為57℃,攪拌轉速為1000rpm,反應時間為8.2h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1050:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將19.0g聚偏氟乙烯加入81.0g二氧六環中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將14.7g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為200μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入聯苯二胺的4.6wt%水溶液中。10.3min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、均苯三甲醯氯的0.1wt%正己烷溶液中,12.6min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和均苯三甲醯氯的質量比為4:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為35.8L/(m2·h),鹽截留率為95.5%。
實施例15
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為350:1。
(2)將3.0g苯乙烯磺酸、3-丁烯酸與去離子水混合,再加入氫氧化鈣,得到水相B。所述苯乙烯磺酸和3-丁烯酸的質量比為3:2。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.96mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的23.1倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在83℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮酸鈉,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為83℃,攪拌轉速為440rpm,反應時間為9.4h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為100:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將29.5g共聚聚醚碸加入70.6g N,N-二甲基甲醯胺中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將7.3g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入聯萘二胺的0.1wt%水溶液中。11.5min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、苯四甲醯氯的4.3wt%正己烷溶液中,35min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和苯四甲醯氯的質量比為1:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為38.8L/(m2·h),鹽截留率為95.4%。
實施例16
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為26:1。
(2)將18.1g苯乙烯磺酸、丙烯基磺酸與去離子水混合,再加入氫氧化鋰,得到水相B。所述苯乙烯磺酸和丙烯基磺酸的質量比為1:3。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為1.2mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的25.5倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在85℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為85℃,攪拌轉速為360rpm,反應時間為9.1h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1905:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將17.3g聚芳醚腈酮加入82.8g N,N-二乙基甲醯胺中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將22.8g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入二氨基蒽醌的15.0wt%水溶液中。16.4min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的4.7wt%正己烷溶液中,10.9min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為36.8L/(m2·h),鹽截留率為94.7%。
實施例17
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為275:1。
(2)將1.8g丙烯酸與去離子水混合,再加入氫氧化鈉,得到水相B。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.6mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的47.6倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在89℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮氨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為89℃,攪拌轉速為240rpm,反應時間為4.3h。所述單體中所有乙烯基與芳基偶氮氨的摩爾比為1525:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將38.3g聚碸加入61.8g四氫呋喃中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將3.50g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入哌嗪的0.8wt%水溶液中。20.1min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯和苯四甲醯氯的3.0wt%正己烷溶液中,0.5min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和苯四甲醯氯的質量比為3:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為37.3L/(m2·h),鹽截留率為94.3%。
實施例18
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為51:1。
(2)將3.8g丙烯酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鋰,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.12mol/mol。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的32.9倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在63℃。
(4)向反應器中加入過硫酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為63℃,攪拌轉速為640rpm,反應時間為10h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為480:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將36.5g聚碸醯胺加入63.5g六甲基磷醯胺中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將0.51g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為100μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入三氨基苯的12.0wt%水溶液中。22.6min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯的5.5wt%正己烷溶液中,17.8min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為28.9L/(m2·h),鹽截留率為98.8%。
實施例19
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為201:1。
(2)將4.4g甲基丙烯酸與去離子水混合,得到水相B。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的18.2倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在67℃。
(4)向反應器中加入鉻酸鉀,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為67℃,攪拌轉速為600rpm,反應時間為7.0h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為1240:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將13.8g磺化聚碸加入86.3g N-甲基吡咯烷酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將27.6g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為150μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入三聚氰胺的6.1wt%水溶液中。5.4min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯二甲醯氯、均苯三甲醯氯的6.0wt%正己烷溶液中,4.0min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述苯二甲醯氯和均苯三甲醯氯的質量比為2:3。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為32.2L/(m2·h),鹽截留率為93.6%。
實施例20
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的總質量為20g,它們的質量比為1:1。
(2)將7.2g甲基丙烯酸與去離子水混合,再加入氫氧化鈉、氫氧化鈣,得到水相B。所述鹼中氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.42mol/mol。所述氫氧化鈉和強氧化鈣的質量比為2:1,水相B中,去離子水的用量為油相質量的10.8倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在95℃。
(4)向反應器中加入芳基偶氮硫醚,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為95℃,攪拌轉速為720rpm,反應時間為4h。所述單體中所有乙烯基與芳基偶氮硫醚的摩爾比為1430:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將22.5g聚醚碸加入77.5g吡啶中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將7.25g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在玻璃板上刮製成液膜,立即將液膜和玻璃板轉移至去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。所述液膜厚度為130μm。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入乙二胺的14.3wt%水溶液中。0.5min後取出,移除表面多餘水分後再浸入均苯三甲醯氯的0.2wt%正己烷溶液中,22.9min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為35.8L/(m2·h),鹽截留率為96.3%。
實施例21
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為126:1。
(2)將6.1g丙烯酸、苯乙烯磺酸與去離子水混合,再加入碳酸氫鎂,得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為0.54mol/mol。所述丙烯酸和苯乙烯磺酸的質量比為1:2。所述水相B中,去離子水的用量為油相質量的3.5倍。
(3)將油相A與水相B混合,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在79℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為79℃,攪拌轉速為400rpm,反應時間為4.6h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為670:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將8.5g聚碸加入91.5g丙酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將24.0g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在0.8MPa下通過內徑為100μm,外徑為400μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面浸入間苯二胺、三氨基嘧啶的3.1wt%水溶液中。12.8min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的5.1wt%正己烷溶液中,2.2min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。所述間苯二胺和三氨基嘧啶的質量比為3:1。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為41.3L/(m2·h),鹽截留率為95.8%。
實施例22
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為1:1。
(2)將酸性單體(丙烯酸、苯乙烯磺酸和順丁烯二酸)與去離子水混合,再加入鹼源(氫氧化鋰、氫氧化鉀和氫氧化鈉的質量比為1:1:1),得到水相B。所述鹼水解得到的氫氧根離子與酸中氫離子的摩爾比值為1.2mol/mol。所述丙烯酸、苯乙烯磺酸和順丁烯二酸的質量比為1:1:1。
(3)將油相A與水相B混合,水相B中的去離子水、酸性單體和油相A的質量比為1:0.1:1,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在95℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為95℃,攪拌轉速為200rpm,反應時間為4h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為100:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將5g聚碸加入95g丙酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將25g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在0.8MPa下通過內徑為100μm,外徑為400μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面(即外表面)浸入間苯二胺的0.1wt%水溶液中。20min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的8.5wt%正己烷溶液中,2.2min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為37.8L/(m2·h),鹽截留率為94.7%。
實施例23
(1)將二乙烯基苯和新鮮苯乙烯混合製得油相A,其中苯乙烯和二乙烯基苯的質量比為500:1。
(2)將丙烯酸與去離子水混合,得到水相B。(3)將油相A與水相B混合,水相B中的去離子水、酸性單體和油相A的質量比為50:1:1,移入反應器,將反應器內物料溫度控制在95℃。
(4)向反應器中加入過硫酸銨,在高純氮氣保護下反應。所述反應溫度為55℃,攪拌轉速為1000rpm,反應時間為10h。所述單體中所有乙烯基與引發劑的摩爾比為2000:1。
(5)將反應得到的聚合物納微荷電粒子分散液置於截留分子量為14000Da的透析袋中。將透析袋置於流動的去離子水中透析,直至沒有小分子擴散透出透析袋。
(6)將透析後的聚合物納微荷電粒子分散液置於110℃的烘箱中乾燥至恆重後研磨成粉末備用。
(7)將40g骨架聚合物(聚碸、聚醚碸和磺化聚碸質量比為1:1:1)加入60g丙酮中,避光攪拌溶解後超聲脫氣,得到聚合物溶液。
(8)將0.1g聚合物納微荷電粒子加入聚合物溶液中,超聲攪拌分散,得到鑄膜液。
(9)將鑄膜液在0.8MPa下通過內徑為100μm,外徑為400μm的環隙中擠出,立即引入去離子水中,20min後聚合物析出得到聚合物支撐層。
(10)將聚合物支撐層的上表面(即外表面)浸入間苯二胺的15wt%水溶液中。1min後取出,移除表面多餘水分後再浸入苯四甲醯氯的0.05wt%正己烷溶液中,15min後取出,得到複合正滲透膜,保存在去離子水中備用。所述上表面即鑄膜液製成的液膜直接與去離子水接觸的面。
(11)正滲透性能測試:以1.5mol/L的NaCl水溶液為驅動液,去離子水為料液,使正滲透膜的活性層朝向驅動液。所述複合正滲透膜的水通量為36.2L/(m2·h),鹽截留率為92.7%。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改,並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此,本發明不限於上述實施例,本領域技術人員根據本發明的揭示,不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。