申請日2017.10.09
公開(公告)日2018.02.16
IPC分類號B01D67/00; B01D71/52; C08G65/48; C08G65/38; C02F1/44
摘要
本發(fā)明公開了一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：將聚苯醚和催化劑加入到有機溶劑中升溫至全部溶解;降溫至0℃，加入溴化劑，實現(xiàn)聚苯醚的苯環(huán)溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到苯環(huán)溴化的聚苯醚;將上述分層得到的有機層中加入溴化劑和催化劑，經(jīng)二次溴化反應(yīng)，實現(xiàn)聚苯醚的甲基溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到甲基溴化的聚苯醚;將上述分層得到的有機層中加入水和乳化劑進(jìn)行蒸餾操作，蒸餾出有機溶劑，再在丙酮和氨水溶液構(gòu)成的凝膠相轉(zhuǎn)化溶劑中浸泡，聚合物析出，得到溴化聚苯醚非對稱膜。通過對聚苯醚改性，制備出一種選擇透過性好的水處理用溴化聚苯醚非對稱膜。
權(quán)利要求書
1.一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將聚苯醚(PPO)和催化劑加入到有機溶劑中升溫至全部溶解;
(2)降溫至0℃，加入定量的溴化劑，實現(xiàn)聚苯醚的苯環(huán)溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到苯環(huán)溴化的聚苯醚;
(3)將上述分層得到的有機層中加入定量的溴化劑和催化劑，經(jīng)二次溴化反應(yīng)，實現(xiàn)聚苯醚的甲基溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到甲基溴化的聚苯醚;
(4)將上述分層得到的有機層中加入水和乳化劑進(jìn)行蒸餾操作，蒸餾出有機溶劑，再在丙酮和氨水溶液構(gòu)成的凝膠相轉(zhuǎn)化溶劑中浸泡，聚合物析出，得到溴化聚苯醚非對稱膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的催化劑為復(fù)合催化劑，且所述復(fù)合催化劑用量為所述聚苯醚的0.5wt%-1.5wt%，所述復(fù)合催化劑由以下質(zhì)量比的原料組成：碘：三氯化鋁：四氯化錫：三氯化銻=0.5:1:4:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的有機溶劑為甲苯、氯苯，乙酸乙酯中的一種或多種，且所述有機溶劑用量為所述聚苯醚質(zhì)量的5-10倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中升溫溶解的溫度為50-80℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的溴化劑為氯化溴，且所述氯化溴與所述聚苯醚的摩爾比為0.3-0.5:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的催化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的任意一種或多種，且所述催化劑與所述聚苯醚的摩爾比為0.2-0.5:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的溴化劑為四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、二溴海因中的任意一種或多種，且所述溴化劑與所述聚苯醚的摩爾比為0.15-0.2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的溴化反應(yīng)溫度為60-140℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的乳化劑為OP-10、脂肪醇醚磷酸酯、酚醚磷酸酯中的任意一種或多種，且所述乳化劑用量為所述水的1wt%-5wt%，所述水用量為所述聚苯醚質(zhì)量的3-5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的凝膠相轉(zhuǎn)化溶劑的用量為所述聚苯醚質(zhì)量的2-3倍，且所述丙酮和氨水的質(zhì)量比為2-5:1。
說明書
一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
解決水中的有機物污染是環(huán)境保護的重要課題之一,其中以氯代烴的問題最為迫切。此外,酮、醚、醇、胺和酚也是重要的污染源，利用有機液優(yōu)先透過膜的滲透汽化過程可有效地將含有少量有機液的水溶液進(jìn)行處理,并將有機液回收利用，該過程水處理的關(guān)鍵在于膜材料的選擇。
聚苯醚(化學(xué)名稱為聚2,6-二甲基-1,4-苯醚，簡稱PPO)是一種物理、化學(xué)性能穩(wěn)定的熱塑性聚合物，有優(yōu)良的機械和熱性能，不僅是一種具有高玻璃化溫度的耐熱工程塑料，而且對各種氣體有著很高的透過率，國內(nèi)外許多研究將均相、非對稱或者改性的PPO用于氣體分離膜,顯示了良好的透過及分離性能。聚苯醚由于較高的玻璃化溫度和較好的機械強度，使其可用作溶劑分離、水處理的膜材料。
PPO分子的主鏈中含有極性的醚鍵,通過這一結(jié)構(gòu)有可能對極性不同的液體混合物實現(xiàn)分離，然而醚鍵所能提供的極性是有限的,在水處理時其本身選擇性較低以及不能在通常成膜過程中所用的極性非質(zhì)子溶劑中溶解，因而并未得到廣泛的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，利用自由基反應(yīng)及親電反應(yīng)對聚苯醚的甲基及苯環(huán)進(jìn)行了分別溴化改性，改善了聚苯醚的極性及選擇透過性，從而制備出一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種水處理用溴化聚苯醚非對稱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將聚苯醚(PPO)和催化劑加入到有機溶劑中升溫至全部溶解;
(2)降溫至0℃，加入定量的溴化劑，實現(xiàn)聚苯醚的苯環(huán)溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到苯環(huán)溴化的聚苯醚;
(3)將上述分層得到的有機層中加入定量的溴化劑和催化劑，經(jīng)二次溴化反應(yīng)，實現(xiàn)聚苯醚的甲基溴化，反應(yīng)完成，水洗除去催化劑，靜置分層得到甲基溴化的聚苯醚;
(4)將上述分層得到的有機層中加入水和乳化劑進(jìn)行蒸餾操作，蒸餾出有機溶劑，再在丙酮和氨水溶液構(gòu)成的凝膠相轉(zhuǎn)化溶劑中浸泡，聚合物析出，得到溴化聚苯醚非對稱膜。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中的催化劑為復(fù)合催化劑，且所述復(fù)合催化劑用量為所述聚苯醚的0.5wt%-1.5wt%，所述復(fù)合催化劑由以下質(zhì)量比的原料組成：碘：三氯化鋁：四氯化錫：三氯化銻=0.5:1:4:2。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中的有機溶劑為甲苯、氯苯，乙酸乙酯中的一種或多種，且所述有機溶劑用量為所述聚苯醚質(zhì)量的5-10倍。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中升溫溶解的溫度為50-80℃。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中的溴化劑為氯化溴，且所述氯化溴與所述聚苯醚的摩爾比為0.3-0.5:1。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中的催化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨中的任意一種或多種，且所述催化劑與所述聚苯醚的摩爾比為0.2-0.5:1。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中的溴化劑為四乙基溴化銨、四丁基溴化銨、二溴海因中的任意一種或多種，且所述溴化劑與所述聚苯醚的摩爾比為0.15-0.2:1。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中的溴化反應(yīng)溫度為60-140℃。
優(yōu)選的，所述步驟(4)中的乳化劑為OP-10、脂肪醇醚磷酸酯、酚醚磷酸酯中的任意一種或多種，且所述乳化劑用量為所述水的1wt%-5wt%，所述水用量為所述聚苯醚質(zhì)量的3-5倍。
優(yōu)選的，所述步驟(4)中的凝膠相轉(zhuǎn)化溶劑的用量為所述聚苯醚質(zhì)量的2-3倍，且所述丙酮和氨水的質(zhì)量比為2-5:1。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：以聚苯醚為起始原料，利用自由基反應(yīng)及親電反應(yīng)對聚苯醚的甲基及苯環(huán)進(jìn)行了分別溴化改性，經(jīng)二步溴化反應(yīng)制備出溴化聚苯醚，節(jié)約了溴素資源，溴化程度易控制，改善了聚苯醚的極性;采用凝膠相轉(zhuǎn)化法制備出溴化聚苯醚非對稱膜，通過溴化改性，溴化聚苯醚非對稱膜的選擇透過性提高，通過控制聚苯醚甲基及苯環(huán)的溴化程度，使得選擇性及透過率均提高，應(yīng)用于含有有機污染物的水處理，選擇性好，透過率高。
