专利名称：静电纺丝制备聚砜酰胺分离膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子有机分离膜及其制备方法，具体涉及一种聚砜酰胺分离膜及利用静电纺丝对其制备的方法。
背景技术：
我国正在实施的可持续发展战略，要求现代企业在追求经济效益的同时，不能有损环境效益、生态效益和社会效益，最终实现低耗、高效、无污染的生产方式。随着人类在矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等生产活动的日益增多，产生的重金属废水不论是从数量上还是从种类上都大大增加，造成了不少重金属进入生态系统，引起了严重的环境污染和资源浪费。因此，重金属废水的治理一直是世界环保领域的重大课题。为实现可持续发展，一方面要求对工业废水合理处理，另一方面要求对废水中的可利用成分进行回收再利用处理，实现可持续发展的同时节约能源。过滤或吸附是废水处理的主要方法之一，在此膜分离技术占主导作用。膜分离技术被誉为是21世纪的技术，它必将在分离领域引起一场革命。随着环境污染的加剧和水资源的短缺，人们对废水的循环利用以及深度处理的呼声和要求越来越高。上个世纪60 年代，膜分离技术以代替二沉池的形式首次应用于废水处理，并取得了极好的效果，但限于当时膜制备技术的限制，未能得到推广应用[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 世纪 80 年代，随着膜制备技术及过程的发展和完善。膜技术以多种形式用于废水处理。传统的高聚物纤维纺制主要采用熔融纺丝和溶液纺丝，纤维的直径一般在十几微米以上。然而，随着信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小。因此，纳米纤维材料的制备对未来发展需求起着至关重要的作用。静电纺丝技术因能够连续生产直径在亚微米甚至纳米级的高聚物纤维，近年来得到了格外重视。由于纤维直径达到纳米级，纤维的长径比，比表面积相对传统纤维高几个数量级。静电纺丝制成的无纺布具有比表面积大， 孔尺寸小的特点，是膜材料，细胞组织支撑体和其它皮肤医药处理的优良替代品。芳砜纶是用作耐高温过滤材料的新纤维，由于聚芳砜分子主链上的硫原子处于最高氧化状态，芳香环又难以氧化，因此，芳砜纶具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、热收缩稳定、阻燃性、电绝缘性、抗辐射性以及化学稳定性。聚砜作为一种功能材料，价廉易得，具有良好的机械强度、抗压密性和化学稳定性，且能抗生物降解，被广泛运用于超滤膜和复合用多孔支撑膜。通常膜要求具有高的透水速率和选择性，能够抵抗化学、细菌和机械力破坏及具有较长的使用寿命、低的膜材料成本等。本发明结合国家实行的可持续发展政策，围绕分离膜的性质要求，综合静电纺丝制备无纺布比表面积大，孔尺寸小等特点以及聚砜酰胺耐高温、高强度、耐腐蚀等特点，提出利用静电纺丝的方法制备高吸附性的聚砜酰胺分离膜的设想，为拓展聚砜酰胺纤维的应用范围提出了新思路，有一定的理论研究价值和市场应用价值。
发明内容
本发明的目在于提供一种静电纺丝法制备聚砜酰胺分离膜的方法。其具体制备方法
一种聚砜酰胺分离膜的制备方法，聚砜酰胺分离膜采用静电纺丝的方法，电压为 20-30kV，接收距离为12-18cm，聚砜酰胺纺丝液质量百分比为10_15%，聚砜酰胺纺丝液所采用溶剂为N-N 二甲基乙酰胺DMAc。上述的聚砜酰胺分离膜的制备方法中，将聚砜酰胺PSA纺丝液加入到注射器中， 确保喷丝头无堵塞，将得到聚砜酰胺无纺布于100-140°C温度下，在真空干燥箱中处理 20-30h，得到聚砜酰胺PSA分离膜。本发明的聚砜酰胺分离膜按照质量百分比为10-15%的聚砜酰胺溶液，通过静电纺丝方法制成。本发明通过正交试验方法优化静电纺丝条件，包括最佳纺丝液的浓度，最佳纺丝电压，最佳接收距离。本发明通过吸附性能测试实验对制得的聚砜酰胺PSA分离膜的吸附性能进行表征。本发明利用静电纺丝装置制备了纳米级的聚砜酰胺无纺布，具有高比表面积，内部交联的空洞网络以及高的孔隙体积和聚砜酰胺固有存在的亲水基团，促成聚砜酰胺PSA 的高吸附性分离膜性质，另外具有质轻及聚砜酰胺PSA固有的高强度，耐高温，耐腐蚀的优异性能。本发明具有如下优点
a)成膜工艺简单；
b)静电纺丝制备的聚砜酰胺无纺布为纳米级聚砜酰胺构成的分离膜；
c)纳米级聚砜酰胺形成的分离膜比表面积更大；
d)纳米级聚砜酰胺形成的分离膜具有更小的孔尺寸；
e)纳米级聚砜酰胺形成的分离膜具有更高的吸附性能；
f)纳米级聚砜酰胺形成的分离膜具有高强度，耐高温，耐化学腐蚀特性。
图1为本发明中使用的静电纺丝装置结构示意图。图中1一静电纺丝注射器2—纺丝液3—纺丝针头 4一高压电源5—纺丝纤维6—接收器7—无纺布。
具体实施例方式
具体实施例方式
本发明的聚砜酰胺分离膜按照质量百分比为11%的聚砜酰胺溶液，通过静电纺丝方法制成，参见图一。具体步骤为
a.以二甲基乙酰胺DMAc为溶剂，配制质量百分比浓度为11%的聚砜酰胺PSA的二甲基乙酰胺DMAc溶液，并通过磁力搅拌使聚合物充分溶解；b.将聚砜酰胺PSA纺丝液加入到注射器中，确保喷丝头无堵塞，控制纺丝电压30kV，接收装置与喷丝头之间的接收距离为15cm，得到聚砜酰胺无纺布，并于120°C下干燥24h，并得到聚砜酰胺PSA分离膜。制备浇铸薄膜的具体步骤为将配置好的纺丝溶液直接置于载玻片上于真空箱中 120°C下干燥24h。测试聚砜酰胺分离膜的吸附性的具体步骤为
(a)用蒸馏水溶解一定量的CrCl3，并定容于25ml的容量瓶中，获得浓度lOmmol/L的溶液；
(b)取相同质量0.Ig的聚砜酰胺静电纺丝分离膜和浇铸薄膜，分别置于含有 20mlCrC13溶液的玻璃瓶中；
(c)将(b)中的玻璃瓶置于温度为25°C，频率为80r/min下的振荡器中振动8h；
(d)通过电感耦合等离子发射光谱仪optima-7300DV(Perkin Elmer, ffaltmham, USA)分析悬浮液中Cr3+的浓度，并通过下列方程计算吸附容量。
其中Qe (mmol/g)为吸附容量，Co和Ce (mmol/L)分别表示初始和平
衡时离子浓度，V (mL)为溶液体积，m (g)为干燥后膜的质量。
1.对比不同吸附剂对Cr3+的吸附作用
权利要求
1.一种静电纺丝制备聚砜酰胺分离膜的方法，其特征在于，聚砜酰胺分离膜采用静电纺丝的方法，电压为20-30kV，接收距离为12-18cm，聚砜酰胺纺丝液质量百分比为10_15%， 聚砜酰胺纺丝液所采用溶剂为N-N 二甲基乙酰胺DMAc。
2.按权利要求1所述的静电纺丝制备聚砜酰胺分离膜的方法，其特征在于，将聚砜酰胺PSA纺丝液加入到注射器中，确保喷丝头无堵塞，将得到聚砜酰胺无纺布于100-140°C温度下，在真空干燥箱中处理20-30h，得到聚砜酰胺PSA分离膜。
全文摘要
本发明涉及一种利用静电纺丝制备高吸附性聚砜酰胺分离膜的方法。该方法为以N-N二甲基乙酰胺为溶剂，通过正交试验的方法优化静电纺丝条件，采用质量百分数为10-15%的聚砜酰胺纺丝液，于室温，纺丝电压20-30kV，接收装置与喷丝头之间的接收距离为12-18cm最佳条件下，通过静电纺丝制备纳米级聚砜酰胺的分离膜。在100-140℃温度下，在真空干燥箱中处理20-30h。通过吸附性能测试实验表征静纺过的聚砜酰胺无纺布具有高吸附性能，比直接采用纺丝液浇铸薄膜的吸附性提高2-4倍，表明静电纺丝是制备高吸附性聚砜酰胺分离膜的潜在方法。本发明拓宽了聚砜酰胺和静电纺丝的应用领域，具有一定的创新性和实用性。
文档编号D04H1/4326GK102505351SQ201110361508
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘丽, 曹焕焕, 陆珺, 高翔, 黄星 申请人:上海大学