申請日2013.07.29
公開(公告)日2013.11.27
IPC分類號(hào)B01D71/68; B01D67/00; B01D69/12
摘要
本發(fā)明公開了一種低阻高通量耐污型水處理膜,以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板,以FeCl2為還原劑,在基膜孔道內(nèi)原位化學(xué)沉積生成Fe3O4納米粒子,以獲得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜,并公開了這種水處理膜的制備方法。本發(fā)明的有益效果是:使用TiO2與膜材料共混增強(qiáng)膜的親水性,增大膜通量,改善膜表面的粗糙程度,延緩膜污染,延長膜的使用壽命;使用聚砜類聚合物,其有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度;使用Fe3O4作為磁性介質(zhì)合成磁性超濾膜,通過調(diào)節(jié)外加磁場實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離不同分子量范圍的一系列物質(zhì)。與已有技術(shù)相比,具有阻力小、通量大、耐污染、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種低阻高通量耐污型水處理膜,其特征在于:為Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜,所述磁性超濾膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板,在基膜孔道內(nèi)有納米Fe3O4粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻高通量耐污型水處理膜,其特征在于:所述納米Fe3O4粒子是以FeCl2為還原劑,采用原位化學(xué)沉積生成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低阻高通量耐污型水處理膜的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜的制備:
A、TiO2溶膠的制備:室溫下,在無水乙醇加入鈦酸四丁酯和冰乙酸,攪拌均勻,得溶液A;在乙醇溶液中滴加濃鹽酸,調(diào)節(jié)pH=1,攪拌均勻,得溶液B;將溶液B緩慢滴加到溶液A中,同時(shí)劇烈攪拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶膠;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液:將制好的TiO2溶膠在攪拌條件下滴加到含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%~18%共混比為4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%磷酸三乙酯和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%磷酸的鑄膜液中,在室溫下連續(xù)攪拌24 h后靜止脫泡24 h,制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液;
C、用刮刀將上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液勻速涂在制膜板上,蒸發(fā)30 s,然后將制膜板置于凝膠浴中,制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜的制備:以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜為基體膜,在無水乙醇溶液中浸潤10min后平鋪置于裝有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中,然后緩慢加入2 mol/L的NaOH水溶液,反應(yīng)50 min后將復(fù)合膜取出,經(jīng)洗滌、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于:所述鑄膜液為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜溶液。
說明書
一種低阻高通量耐污型水處理膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及聚合物膜分離材料領(lǐng)域,特別涉及一種低阻高通量耐污型水處理膜及其制備方法。
背景技術(shù)
超濾是一種以壓差為動(dòng)力的綠色分離技術(shù),由于具有操作簡單、無相分離、能耗低、處理效果好等優(yōu)點(diǎn),在生物制藥、水處理等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來對于超濾膜的研究,國內(nèi)外都有報(bào)道,所制備的超濾膜可用于酶處理、廢水處理等領(lǐng)域。隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展,研制開發(fā)高性能、多品種的膜材料已引起了人們的注意。近年來高分子共混技術(shù)的迅速發(fā)展,為新型膜材料的開發(fā)提供了簡便有效的新途徑。
在聚合物膜分離材料領(lǐng)域,聚氯乙烯(PVC)具有優(yōu)良的耐酸堿、耐菌性等特點(diǎn),但其凝膠膜易自發(fā)起皺,成膜性不是很理想,親水性差、易污染、通量低等問題限制了其在超濾、微濾領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。如中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所申請的一種聚偏氟乙烯超濾膜共混改性方法(公開號(hào)為CN 101905123 A),該方法主要是提高了膜的抗污染性能,在親水性能上改善較小;同時(shí)也有一些能夠使膜具有永久親水性能,如一種具有永久親水性的聚砜中空纖維超濾膜及其制造方法(公開號(hào)為CN 1557532 A),該方法雖然改善了膜的親水性能,但其制造參數(shù)較多、過程繁瑣,影響其工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處,提供一種低阻高通量耐污型水處理膜,即Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
目的之二在于提供上述水處理膜的制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種低阻高通量耐污型水處理膜,為Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜,所述磁性超濾膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板,在基膜孔道內(nèi)有納米Fe3O4粒子。
所述納米Fe3O4粒子是以FeCl2為還原劑,采用原位化學(xué)沉積生成。
一種低阻高通量耐污型水處理膜的制備方法,包括以下步驟:
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜的制備:
A、TiO2溶膠的制備:室溫下,在無水乙醇加入鈦酸四丁酯和冰乙酸,攪拌均勻,得溶液A;在乙醇溶液中滴加濃鹽酸,調(diào)節(jié)pH=1,攪拌均勻,得溶液B;將溶液B緩慢滴加到溶液A中,同時(shí)劇烈攪拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶膠;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液:將制好的TiO2溶膠在攪拌條件下滴加到含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)16%~18%共混比為4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%磷酸三乙酯和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%磷酸的鑄膜液中,在室溫下連續(xù)攪拌24 h后靜止脫泡24 h,制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液;
C、用刮刀將上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液勻速涂在制膜板上,蒸發(fā)30 s,然后將制膜板置于凝膠浴中,制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜的制備:以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜為基體膜,在無水乙醇溶液中浸潤10min后平鋪置于裝有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中,然后緩慢加入2 mol/L的NaOH水溶液,反應(yīng)50 min后將復(fù)合膜取出,經(jīng)洗滌、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
所述鑄膜液為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜溶液。
本發(fā)明的有益效果是:使用TiO2與膜材料共混增強(qiáng)膜的親水性,增大膜通量,改善膜表面的粗糙程度,延緩膜污染,延長膜的使用壽命;使用聚砜類聚合物,其有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性與機(jī)械強(qiáng)度;使用Fe3O4作為磁性介質(zhì)合成磁性超濾膜,通過調(diào)節(jié)外加磁場實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離不同分子量范圍的一系列物質(zhì)。與已有技術(shù)相比,具有阻力小、通量大、耐污染、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。