專利名稱：靜電紡絲制備聚砜酰胺分離膜的方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子有機分離膜及其制備方法，具體涉及一種聚砜酰胺分離膜及利用靜電紡絲對其制備的方法。
背景技術：
我國正在實施的可持續發展戰略，要求現代企業在追求經濟效益的同時，不能有損環境效益、生態效益和社會效益，最終實現低耗、高效、無污染的生產方式。隨著人類在礦山、冶煉、電解、電鍍、農藥、醫藥、油漆、顏料等生產活動的日益增多，產生的重金屬廢水不論是從數量上還是從種類上都大大增加，造成了不少重金屬進入生態系統，引起了嚴重的環境污染和資源浪費。因此，重金屬廢水的治理一直是世界環保領域的重大課題。為實現可持續發展，一方面要求對工業廢水合理處理，另一方面要求對廢水中的可利用成分進行回收再利用處理，實現可持續發展的同時節約能源。過濾或吸附是廢水處理的主要方法之一，在此膜分離技術占主導作用。膜分離技術被譽為是21世紀的技術，它必將在分離領域引起一場革命。隨著環境污染的加劇和水資源的短缺，人們對廢水的循環利用以及深度處理的呼聲和要求越來越高。上個世紀60 年代，膜分離技術以代替二沉池的形式首次應用于廢水處理，并取得了極好的效果，但限于當時膜制備技術的限制，未能得到推廣應用[Smith C V. The Use of Ultra Filtration Membrane for Activated Sludge Separation [A ]. Presented Paper of 24th Annual Purdue Industrial Waste Conference [C]. [si·]: 1969,1300-1310·]。直到 20 世紀 80 年代，隨著膜制備技術及過程的發展和完善。膜技術以多種形式用于廢水處理。傳統的高聚物纖維紡制主要采用熔融紡絲和溶液紡絲，纖維的直徑一般在十幾微米以上。然而，隨著信息、生物技術、能源、環境、先進制造技術和國防的高速發展，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小。因此，納米纖維材料的制備對未來發展需求起著至關重要的作用。靜電紡絲技術因能夠連續生產直徑在亞微米甚至納米級的高聚物纖維，近年來得到了格外重視。由于纖維直徑達到納米級，纖維的長徑比，比表面積相對傳統纖維高幾個數量級。靜電紡絲制成的無紡布具有比表面積大， 孔尺寸小的特點，是膜材料，細胞組織支撐體和其它皮膚醫藥處理的優良替代品。芳砜綸是用作耐高溫過濾材料的新纖維，由于聚芳砜分子主鏈上的硫原子處于最高氧化狀態，芳香環又難以氧化，因此，芳砜綸具有優良的耐熱性、熱穩定性、高溫尺寸穩定性、熱收縮穩定、阻燃性、電絕緣性、抗輻射性以及化學穩定性。聚砜作為一種功能材料，價廉易得，具有良好的機械強度、抗壓密性和化學穩定性，且能抗生物降解，被廣泛運用于超濾膜和復合用多孔支撐膜。通常膜要求具有高的透水速率和選擇性，能夠抵抗化學、細菌和機械力破壞及具有較長的使用壽命、低的膜材料成本等。本發明結合國家實行的可持續發展政策，圍繞分離膜的性質要求，綜合靜電紡絲制備無紡布比表面積大，孔尺寸小等特點以及聚砜酰胺耐高溫、高強度、耐腐蝕等特點，提出利用靜電紡絲的方法制備高吸附性的聚砜酰胺分離膜的設想，為拓展聚砜酰胺纖維的應用范圍提出了新思路，有一定的理論研究價值和市場應用價值。

發明內容
本發明的目在于提供一種靜電紡絲法制備聚砜酰胺分離膜的方法。其具體制備方法
一種聚砜酰胺分離膜的制備方法，聚砜酰胺分離膜采用靜電紡絲的方法，電壓為 20-30kV，接收距離為12-18cm，聚砜酰胺紡絲液質量百分比為10_15%，聚砜酰胺紡絲液所采用溶劑為N-N 二甲基乙酰胺DMAc。上述的聚砜酰胺分離膜的制備方法中，將聚砜酰胺PSA紡絲液加入到注射器中， 確保噴絲頭無堵塞，將得到聚砜酰胺無紡布于100-140°C溫度下，在真空干燥箱中處理 20-30h，得到聚砜酰胺PSA分離膜。本發明的聚砜酰胺分離膜按照質量百分比為10-15%的聚砜酰胺溶液，通過靜電紡絲方法制成。本發明通過正交試驗方法優化靜電紡絲條件，包括最佳紡絲液的濃度，最佳紡絲電壓，最佳接收距離。本發明通過吸附性能測試實驗對制得的聚砜酰胺PSA分離膜的吸附性能進行表征。本發明利用靜電紡絲裝置制備了納米級的聚砜酰胺無紡布，具有高比表面積，內部交聯的空洞網絡以及高的孔隙體積和聚砜酰胺固有存在的親水基團，促成聚砜酰胺PSA 的高吸附性分離膜性質，另外具有質輕及聚砜酰胺PSA固有的高強度，耐高溫，耐腐蝕的優異性能。本發明具有如下優點
a)成膜工藝簡單；
b)靜電紡絲制備的聚砜酰胺無紡布為納米級聚砜酰胺構成的分離膜；
c)納米級聚砜酰胺形成的分離膜比表面積更大；
d)納米級聚砜酰胺形成的分離膜具有更小的孔尺寸；
e)納米級聚砜酰胺形成的分離膜具有更高的吸附性能；
f)納米級聚砜酰胺形成的分離膜具有高強度，耐高溫，耐化學腐蝕特性。


圖1為本發明中使用的靜電紡絲裝置結構示意圖。圖中1一靜電紡絲注射器2—紡絲液3—紡絲針頭 4一高壓電源5—紡絲纖維6—接收器7—無紡布。
具體實施例方式
具體實施例方式
本發明的聚砜酰胺分離膜按照質量百分比為11%的聚砜酰胺溶液，通過靜電紡絲方法制成，參見圖一。具體步驟為
a.以二甲基乙酰胺DMAc為溶劑，配制質量百分比濃度為11%的聚砜酰胺PSA的二甲基乙酰胺DMAc溶液，并通過磁力攪拌使聚合物充分溶解；b.將聚砜酰胺PSA紡絲液加入到注射器中，確保噴絲頭無堵塞，控制紡絲電壓30kV，接收裝置與噴絲頭之間的接收距離為15cm，得到聚砜酰胺無紡布，并于120°C下干燥24h，并得到聚砜酰胺PSA分離膜。制備澆鑄薄膜的具體步驟為將配置好的紡絲溶液直接置于載玻片上于真空箱中 120°C下干燥24h。測試聚砜酰胺分離膜的吸附性的具體步驟為
(a)用蒸餾水溶解一定量的CrCl3，并定容于25ml的容量瓶中，獲得濃度lOmmol/L的溶液；
(b)取相同質量0.Ig的聚砜酰胺靜電紡絲分離膜和澆鑄薄膜，分別置于含有 20mlCrC13溶液的玻璃瓶中；
(c)將(b)中的玻璃瓶置于溫度為25°C，頻率為80r/min下的振蕩器中振動8h；
(d)通過電感耦合等離子發射光譜儀optima-7300DV(Perkin Elmer, ffaltmham, USA)分析懸浮液中Cr3+的濃度，并通過下列方程計算吸附容量。
其中Qe (mmol/g)為吸附容量，Co和Ce (mmol/L)分別表示初始和平
衡時離子濃度，V (mL)為溶液體積，m (g)為干燥后膜的質量。
1.對比不同吸附劑對Cr3+的吸附作用
權利要求
1.一種靜電紡絲制備聚砜酰胺分離膜的方法，其特征在于，聚砜酰胺分離膜采用靜電紡絲的方法，電壓為20-30kV，接收距離為12-18cm，聚砜酰胺紡絲液質量百分比為10_15%， 聚砜酰胺紡絲液所采用溶劑為N-N 二甲基乙酰胺DMAc。
2.按權利要求1所述的靜電紡絲制備聚砜酰胺分離膜的方法，其特征在于，將聚砜酰胺PSA紡絲液加入到注射器中，確保噴絲頭無堵塞，將得到聚砜酰胺無紡布于100-140°C溫度下，在真空干燥箱中處理20-30h，得到聚砜酰胺PSA分離膜。
全文摘要
本發明涉及一種利用靜電紡絲制備高吸附性聚砜酰胺分離膜的方法。該方法為以N-N二甲基乙酰胺為溶劑，通過正交試驗的方法優化靜電紡絲條件，采用質量百分數為10-15%的聚砜酰胺紡絲液，于室溫，紡絲電壓20-30kV，接收裝置與噴絲頭之間的接收距離為12-18cm最佳條件下，通過靜電紡絲制備納米級聚砜酰胺的分離膜。在100-140℃溫度下，在真空干燥箱中處理20-30h。通過吸附性能測試實驗表征靜紡過的聚砜酰胺無紡布具有高吸附性能，比直接采用紡絲液澆鑄薄膜的吸附性提高2-4倍，表明靜電紡絲是制備高吸附性聚砜酰胺分離膜的潛在方法。本發明拓寬了聚砜酰胺和靜電紡絲的應用領域，具有一定的創新性和實用性。
文檔編號D04H1/4326GK102505351SQ201110361508
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者劉麗, 曹煥煥, 陸珺, 高翔, 黃星 申請人:上海大學