公布日：2022.02.22
申請(qǐng)日：2021.07.27
分類號(hào)：B01D71/48(2006.01)I;B01D67/00(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)I;B01J20/24(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N;
C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，所述濾膜包括聚酯基底層以及與所述聚酯基底層經(jīng)熱軋成型疊合的吸附過(guò)濾層，所述吸附過(guò)濾層由含有功能吸附劑的無(wú)紡布與均勻分散在所述無(wú)紡布上的聚電解質(zhì)復(fù)合而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明聚酯濾膜對(duì)污水、廢水中的重金屬離子、有機(jī)物等污染物具有優(yōu)異的吸附性，攔截吸附效率高且效用持久，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水、廢水高效持久的凈化處理，使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本低，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述濾膜包括聚酯基底層以及與所述聚酯基底層經(jīng)熱軋成型疊合的吸附過(guò)濾層，所述吸附過(guò)濾層由含有功能吸附劑的無(wú)紡布與均勻分散在所述無(wú)紡布上的聚電解質(zhì)復(fù)合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述功能吸附劑由包含以下組分及其重量份含量的原料制備而成：活性污泥35~50份、改性活性炭細(xì)粉15~25份、淀粉10~20份、低溫發(fā)泡劑1~5份、交聯(lián)劑0.5~1份以及去離子水100~150份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述改性活性炭細(xì)粉的制備方法為：先將活性炭進(jìn)行研磨，過(guò)1000目篩，制得活性炭細(xì)粉；將羧甲基纖維素、硅烷偶聯(lián)劑加入至無(wú)水乙醇中，調(diào)節(jié)溶液pH為6~6.5，隨后邊攪拌邊加入活性炭細(xì)粉，再于35~50℃下超聲處理30min，后經(jīng)冷卻、過(guò)濾、洗滌，再干燥至恒重，即制得所述改性活性炭細(xì)粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述功能吸附劑的制備方法為：按重量份將活性污泥、改性活性炭細(xì)粉、淀粉加入到50~80份的去離子水中，攪拌混合均勻，制得預(yù)混液A；將低溫發(fā)泡劑和交聯(lián)劑加入到剩余的去離子水中，攪拌混合均勻，制得預(yù)混液B；隨后，將預(yù)混液A緩慢升溫至70~90℃，于2min內(nèi)邊攪拌邊將預(yù)混液B完全加入至預(yù)混液A中，恒溫處理15~30min，過(guò)濾、洗滌，獲得功能吸附顆粒；再將功能吸附顆粒于120~150℃下干燥1~2h，以使得低溫發(fā)泡劑分解并產(chǎn)生氣體，在功能吸附顆粒表面形成微孔，即制得具有多孔結(jié)構(gòu)的功能吸附劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述低溫發(fā)泡劑選自市售的DSX~100或ACP~H2，所述交聯(lián)劑選自聚乙二醇、三羥甲基丙烷、丙二胺或異丙醇鋁中的至少一種；所述緩慢升溫的升溫速率為2~4℃/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述吸附過(guò)濾層的制備方法如下：第一步：采用靜電紡絲機(jī)噴絲堆積形成纖維層的同時(shí)，將功能吸附劑逐層鋪灑于其中，制得含有功能吸附劑的無(wú)紡布；第二步：將聚電解質(zhì)溶于去離子水中，制得成膜液，再將成膜液傾倒于第一步制得的含有功能吸附劑的無(wú)紡布上，采用刮膜機(jī)進(jìn)行刮膜，隨后置于25~30℃的去離子水凝固浴中冷卻轉(zhuǎn)化成膜，即制得所述吸附過(guò)濾層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述纖維層為醋酸纖維、聚乙烯醇纖維或聚酰胺纖維中的至少一種，纖維層數(shù)為2~5層；所述聚電解質(zhì)選自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或羧甲基纖維素中的至少一種；所述成膜液中聚電解質(zhì)與去離子水的質(zhì)量比為1:5~10。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，在將成膜液傾倒于第一步制得的含有功能吸附劑的無(wú)紡布上之前，需將成膜液靜置并脫泡，以使得成膜液中的氣泡完全脫除；所述刮膜刮出的膜厚度為120~200μm；刮膜后，置于所述去離子水凝固浴中的時(shí)間為2~8min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，其特征在于，所述聚酯基底層為PET膜層或PMMA膜層。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜的制備方法，其特征在于，將吸附過(guò)濾層與聚酯基底層進(jìn)行熱軋成型，后經(jīng)自然冷卻，即可；其中，所述熱軋成型的溫度為130~150℃，壓力為1.5~2MPa，時(shí)間為3-6min。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種吸附效率高，攔截吸附效用持久，使用壽命長(zhǎng)的具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜的制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜，所述濾膜包括聚酯基底層以及與所述聚酯基底層經(jīng)熱軋成型疊合的吸附過(guò)濾層，所述吸附過(guò)濾層由含有功能吸附劑的無(wú)紡布與均勻分散在所述無(wú)紡布上的聚電解質(zhì)復(fù)合而成。
作為一種實(shí)施方案，所述功能吸附劑由包含以下組分及其重量份含量的原料制備而成：活性污泥35~50份、改性活性炭細(xì)粉15~25份、淀粉10~20份、低溫發(fā)泡劑1~5份、交聯(lián)劑0.5~1份以及去離子水100~150份。
作為一種實(shí)施方案，所述改性活性炭細(xì)粉的制備方法為：先將活性炭進(jìn)行研磨，過(guò)1000目篩，制得活性炭細(xì)粉；將羧甲基纖維素、硅烷偶聯(lián)劑加入至無(wú)水乙醇中，調(diào)節(jié)溶液pH為6~6.5，隨后邊攪拌邊加入活性炭細(xì)粉，再于35~50℃下超聲處理30min，后經(jīng)冷卻、過(guò)濾、洗滌，再干燥至恒重，即制得所述改性活性炭細(xì)粉。
作為一種實(shí)施方案，所述功能吸附劑的制備方法為：按重量份將活性污泥、改性活性炭細(xì)粉、淀粉加入到50~80份的去離子水中，攪拌混合均勻，制得預(yù)混液A；將低溫發(fā)泡劑和交聯(lián)劑加入到剩余的去離子水中，攪拌混合均勻，制得預(yù)混液B；隨后，將預(yù)混液A緩慢升溫至70~90℃，于2min內(nèi)邊攪拌邊將預(yù)混液B完全加入至預(yù)混液A中，恒溫處理15~30min，過(guò)濾、洗滌，獲得功能吸附顆粒；再將功能吸附顆粒于120~150℃下干燥1~2h，以使得低溫發(fā)泡劑分解并產(chǎn)生氣體，在功能吸附顆粒表面形成微孔，即制得具有多孔結(jié)構(gòu)的功能吸附劑。
作為一種實(shí)施方案，所述低溫發(fā)泡劑選自市售的DSX~100或ACP~H2，所述交聯(lián)劑選自聚乙二醇、三羥甲基丙烷、丙二胺或異丙醇鋁中的至少一種。
作為一種實(shí)施方案，所述緩慢升溫的升溫速率為2~4℃/min。
作為一種實(shí)施方案，所述吸附過(guò)濾層的制備方法如下：第一步：采用靜電紡絲機(jī)噴絲堆積形成纖維層的同時(shí)，將功能吸附劑逐層鋪灑于其中，制得含有功能吸附劑的無(wú)紡布；第二步：將聚電解質(zhì)溶于去離子水中，制得成膜液，再將成膜液傾倒于第一步制得的含有功能吸附劑的無(wú)紡布上，采用刮膜機(jī)進(jìn)行刮膜，隨后置于25~30℃的去離子水凝固浴中冷卻轉(zhuǎn)化成膜，即制得所述吸附過(guò)濾層。
作為一種實(shí)施方案，所述纖維層為醋酸纖維、聚乙烯醇纖維或聚酰胺纖維中的至少一種，纖維層數(shù)為2~5層。
作為一種實(shí)施方案，所述聚電解質(zhì)選自聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或羧甲基纖維素中的至少一種。
作為一種實(shí)施方案，所述成膜液中聚電解質(zhì)與去離子水的質(zhì)量比為1:5~10。
作為一種實(shí)施方案，在將成膜液傾倒于第一步制得的含有功能吸附劑的無(wú)紡布上之前，需將成膜液靜置并脫泡，以使得成膜液中的氣泡完全脫除；作為一種實(shí)施方案，所述刮膜刮出的膜厚度為120~200μm。
作為一種實(shí)施方案，刮膜后，置于所述去離子水凝固浴中的時(shí)間為2~8min。
作為一種實(shí)施方案，所述聚酯基底層為PET膜層或PMMA膜層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供上述具有金屬離子高阻隔性的聚酯濾膜的制備方法，即將吸附過(guò)濾層與聚酯基底層進(jìn)行熱軋成型，后經(jīng)自然冷卻，即可；其中，所述熱軋成型的溫度為130~150℃，壓力為1.5~2MPa，時(shí)間為3-6min。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：1）本發(fā)明聚酯濾膜將吸附過(guò)濾層通過(guò)熱軋成型疊合在聚酯基底層上，工藝步驟簡(jiǎn)單，無(wú)需添加后續(xù)涂布等處理設(shè)備，可有效節(jié)約生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好；2）本發(fā)明聚酯濾膜中的吸附過(guò)濾層是由含有功能吸附劑的無(wú)紡布與均勻分散在無(wú)紡布上的聚電解質(zhì)復(fù)合而成，其中功能吸附劑主要由活性污泥、改性活性炭細(xì)粉和淀粉復(fù)配而成，由于改性活性炭細(xì)粉的表面經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾，與富有活性官能團(tuán)的羧甲基纖維素相結(jié)合，顯著改善了活性炭細(xì)粉在活性污泥中的分散性，經(jīng)改性的活性炭細(xì)粉能夠更加均勻地分散在活性污泥顆粒中，這也為活性污泥顆粒的表面增加了活性位點(diǎn)，在交聯(lián)劑的作用下，可將淀粉與活性污泥顆粒結(jié)合在一起，使淀粉能夠高效地包覆在活性污泥顆粒表面，再經(jīng)低溫發(fā)泡劑受熱分解產(chǎn)生氣體，可形成具有多孔結(jié)構(gòu)，且對(duì)金屬離子具有優(yōu)異吸附攔截能力的功能吸附劑，在采用靜電紡絲機(jī)噴絲堆積形成纖維層的同時(shí)，將功能吸附劑逐層鋪灑于其中，即可制得含有功能吸附劑的無(wú)紡布，最后再將由聚電解質(zhì)形成的成膜液通過(guò)刮膜工藝刮涂在無(wú)紡布上，經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)化成膜，即可，整個(gè)吸附過(guò)濾層的制備工藝簡(jiǎn)單，其中的無(wú)紡布網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)功能吸附劑不僅起到承載作用，還起到保護(hù)維穩(wěn)的作用，可有效延長(zhǎng)濾膜的使用壽命；3）本發(fā)明聚酯濾膜對(duì)污水、廢水中的重金屬離子、有機(jī)物等污染物具有優(yōu)異的吸附性，攔截吸附效率高且效用持久，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污水、廢水高效持久的凈化處理，使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)成本低，具有很好的應(yīng)用前景。
（發(fā)明人：宋厚春）
