Page 173 - 《精细化工》2020年第3期
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第 3 期                      段龙繁，等: AEPPS 对超支化聚酰胺纳滤膜性能的影响                                  ·591·


                                    [1]
            常用作钻井泥浆的驱油剂 。近年来，有学者发现                             接触角测定仪，上海中晨数字技术设备有限公司；
            它比常规膜改性剂聚乙二醇的亲水性更强                    [2-3] ，形成    SF-20 膜评价仪，杭州赛菲膜技术有限公司；DDS-
            的水化层能有效阻碍蛋白质分子在膜表面的吸附，                             30A 电导率仪，上海雷磁仪器有限公司。
            因此，在改善分离膜性质、构建多功能分离膜的研                             1.2    方法
                             [4]
            究中得到广泛关注 。                                         1.2.1    NH 2 -HBPA 的合成
                 研究人员分别采用层层自组装              [5-6] 、等离子体接           NH 2 -HBPA 如下式所示。采用 Michael 加成、
                                [9]
            枝 [7-8] 、氧化还原接枝 、原子转移自由基聚合                [10] 、   胺解的原理，按照文献[17-18]所述步骤制备。
            涂覆、界面聚合、表面偏析、化学气相沉积等方法
            将磺基甜菜碱、磷酰胆碱、羧基甜菜碱等两性离子
            聚合物引入分离膜中，提高膜的亲水性和抗污染性，
            效果良好。其中，界面聚合是一种简便易行的方法。
                 安全福课题组      [11-13] 采用界面聚合法将 N-氨乙基
            哌嗪丙基磺酸盐（AEPPS）引入分离膜中，构建了
            含有两性离子的聚合物纳滤膜。实验发现，当 AEPPS
            单独使用时，随着两性离子聚合物用量的增加，膜
            的粗糙度增大，接触角减小，亲水性增强，抗蛋白
            质吸附能力增强        [11] ，与哌嗪或间苯二胺混合使用时
            也能在不降低膜脱盐率的同时提高膜的通量和抗蛋

            白质吸附能力       [12-13] 。最近，CHIAO 等  [14] 在正渗透膜       1.2.2    AEPPS 的合成
            中应用 AEPPS 时也取得同样效果。但是，上述研究                             AEPPS 如下式所示，自制。具体步骤如下：首
            与 AEPPS 混合使用的单体是哌嗪或间苯二胺等小                          先，在 250  mL 的圆底烧瓶中加入 65  mL 乙腈，然
            分子多元胺，和大分子如超支化聚合物等混合使用                             后加入 7.2 g（0.0557 mol）N-氨乙基哌嗪，接着缓
            的研究鲜见报道。超支化聚合物含有大量可反应的端                            慢滴加 5.0 mL 乙腈和 5.9 g（0.0483 mol）1,3-丙磺
            基，内部存在纳米级孔洞，有利于构建大通量分离                             酸内酯的混合溶液，在 30 ℃下持续搅拌 6 h，溶液
            膜 [15-16] ，但制备的膜仍因为膜污染而影响使用寿命。                     冷却过滤后得到淡黄色粗产品。用丙酮溶液多次洗涤
                 受上述研究的启发，在参与界面聚合反应的超                          以除去未反应的单体，水溶、丙酮沉淀，最后于 50  ℃
            支化聚合物单体中引入 AEPPS 有望改善膜性能。因                         真空干燥 24 h，除去残留的丙酮溶液得到纯 AEPPS。
            此，本文在端氨基超支化聚酰胺（NH 2 -HBPA）水
            溶液中，加入一定量 AEPPS 两性离子化合物，通过
            它们与均苯三甲酰氯在聚丙烯腈超滤膜表面发生的
            界面聚合构建纳滤膜，着重考察 AEPPS 的加入对膜
                                                               1.2.3    HBPA-AEPPS/TMC 纳滤膜的制备
            分离性能及抗蛋白质吸附的影响，为改善膜性能及
                                                                   首先，在 140.0  mL 质量分数为 0.6%（以溶液
            更合理、有效地在分离膜中应用 AEPPS 等两性离子
                                                               的质量为基准）的 NH 2 -HBPA 溶液中加入 0.7  g 十
            化合物提供实验依据。
                                                               二烷基硫酸钠和一定量 AEPPS 两性离子单体，超声
            1    实验部分                                          分散 30 min，得水相溶液。然后，配制 86.4 mL 质
                                                               量分数为 0.5%的 TMC 的正己烷有机相溶液。接着，
            1.1    试剂与仪器                                       将 PAN 超滤膜作为基膜固定于 12 cm×12 cm 的模具
                 N-氨乙基哌嗪、1,3-丙磺酸内酯、丙烯酸甲酯、                      中，倒入水相溶液浸泡 30 min，取出，晾干。再浸
            均苯三甲酰氯（TMC），AR，阿拉丁试剂有限公司；                          入有机相溶液 10 min，此时，AEPPS 及 HBPA 上的
            二乙烯三胺、乙腈，AR，国药集团化学试剂有限公                            伯胺、仲胺基团与 TMC 上的酰氯基团发生缩合，生
            司；牛血清蛋白（BSA）、溶菌酶，生物级，上海蓝                           成新的酰胺基团，原理如下式所示。最后置于 60 ℃
            季科技发展有限公司；其他试剂，AR，西陇化工股                            烘箱中继续反应 10 min，取出，即得具有纳滤性能
            份有限公司。聚丙烯腈（PAN）超滤膜（截留相对                            的分离膜，冷却后放入去离子水中保存以备后续测
                           4
            分子质量 5.0×10 ），上海蓝景膜技术有限公司。                         试、使用。
                 Nicolet-380 红外光谱仪，美国尼高力公司；                        将 AEPPS 质量分数为 0、0.2%、0.4%、0.6%和
            NNS-450 场发射扫描电镜，美国 FEI 公司；Solver                   0.8%（均以水相溶液质量为基准）制备的分离膜分
            next 原子力显微镜，俄罗斯 NT-MDT 公司；JC-2000C                 别命名为 NF0、NF02、NF04、NF06 和 NF08。
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