乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜的制备方法

摘要

一种乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜的制备方法，以二乙烯三胺五乙酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷、钛酸丁酯、乙二胺四亚甲基膦酸、二甲基亚砜、聚偏氟乙烯等为主要试剂，应用物理共混/相转移技术，制备了同时载有多氨基多膦酸和多氨基多羧酸螯合基团的乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜。本发明具有操作简单、成本低廉的优点；制备的改性聚偏氟乙烯螯合膜物理化学稳定，其载有的多氨基多膦酸和多氨基多羧酸螯合基团不易流失，其能高效吸附去除有机络合态重金属污染物，继而有效实现了废水中重金属污染物的吸附去除和回收。

主权项

一种乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜的制备方法，其特征在于：(1)共混铸液的配制①所用原料乙二胺四亚甲基膦酸、钛酸丁酯、3‑氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺五乙酸、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、无水乙醇、去离子水和二甲基亚砜，其用量有如下质量比例关系：乙二胺四亚甲基膦酸：钛酸丁酯：3‑氨丙基三甲氧基硅烷：二乙烯三胺五乙酸：聚偏氟乙烯：聚乙烯吡咯烷酮：聚乙烯醇：无水乙醇：去离子水：二甲基亚砜＝1.5～2.5：5.0～5.5：1.6～2.4：1.5～2.5：4.5～5.0：0.5：0.15～0.25：7.8：30：45；②3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二乙烯三胺五乙酸胶态溶液的配制将二乙烯三胺五乙酸粉末和二甲基亚砜溶剂放入容器中，加热至70～80℃，溶解过程中溶液需磁力搅拌，待二乙烯三胺五乙酸全部溶解后，向溶液中加入3‑氨丙基三甲氧基硅烷，30min后，将溶液温度升温至115～125℃，用保鲜膜密封容器口，在此温度下磁力搅拌反应4～6h后将溶液温度降至80～90℃，制得3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二乙烯三胺五乙酸胶态溶液；③共混铸液的配制a、上述原料的加入顺序是：首先依次加入无水乙醇、去离子水、聚乙烯醇、乙二胺四亚甲基膦酸、钛酸丁酯，3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二乙烯三胺五乙酸胶态溶液，然后加入二甲基亚砜，最后依次加入聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮；b、首先将无水乙醇和去离子水倒入容器中，室温下磁力搅拌使无水乙醇和去离子水混合均匀，配制体积比为1：3的乙醇水溶液，然后将聚乙烯醇加入到乙醇水溶液中，并将盛有乙醇水溶液和聚乙烯醇的容器用保鲜膜密封，升温至80～90℃，并磁力搅拌，使聚乙烯醇溶解后，将容器中的混合溶液自然冷却至室温；再向混合溶液中加入乙二胺四亚甲基膦酸，并用质量百分浓度为20％的氢氧化钠溶液调整混合溶液的pH为6，磁力搅拌混合溶液，使乙二胺四亚甲基膦酸完全溶解；混合溶液继续磁力搅拌30min，之后用将钛酸丁酯缓慢滴加到上述混合溶液中，再将步骤②制备的缓慢加入到上述混合溶液中，磁力搅拌24h，得到颜色为黄棕色的均一乳状混合溶液；将黄棕色乳状混合溶液离心分离，离心机转速为3000转/分钟，离心分离时间为10min，倾去离心试管中的上层清液，收集试管底部的超细固态粉末，将收集得到的超细固态粉末依次用无水乙醇、去离子水和二甲基亚砜溶剂分别离心清洗3次，洗净残留的乙二胺四亚甲基膦酸和3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二乙烯三胺五乙酸胶态溶液，制得二乙烯三胺五乙酸‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二氧化钛‑乙二胺四亚甲基膦酸超细固体粉末；将该超细固体粉末加入到二甲基亚砜溶剂中，磁力搅拌，温度控制在70～80℃，再依次加入聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮粉末，温度控制在70～80℃磁力搅拌6h，确保溶解的聚偏氟乙烯与二乙烯三胺五乙酸‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷‑二氧化钛‑乙二胺四亚甲基膦酸超细粉末混合均匀，制得乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜制备所用的共混铸液；(2)乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜的制备①将步骤1制备的共混铸液倾倒在光滑的玻璃板上，并用医用刮刀刮制成厚度均匀的液态薄层，然后室温下使液态薄层在空气中自然干燥90～120s，之后将载有液态薄层的玻璃板迅速浸没在冷凝浴溶液中，使液态薄层凝胶化成膜，冷凝浴溶液为体积分数为3～5％的二甲基亚砜水溶液，冷凝浴溶液温度为40～50℃；②待凝胶化的薄膜从玻璃板上自动剥离后，首先将薄膜用去离子水浸泡48h，之后将其从去离子水中取出并浸泡在浓度为0.1～0.3mol/L的盐酸溶液中24h；再将其从盐酸溶液取出，用去离子水多次浸泡清洗，直至浸泡清洗水的pH值为中性，最后将清洗干净的乙二胺四亚甲基膦酸和二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯螯合膜浸泡在质量浓度为0.5～1％的过氧化氢水溶液中保存。