公布日：2022.03.04
申請(qǐng)日：2021.12.07
分類號(hào)：B01D67/00(2006.01)I;B01D69/02(2006.01)I;B01D71/26(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜及其制備工藝，所述污水處理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量計(jì)：聚乙烯60‑85份、致孔劑1‑5份、抗氧劑0.3‑1.5份、填料1‑5份，所述涂料由多巴胺與硅烷偶聯(lián)劑、金屬離子吸附劑與Tris‑HCl緩沖液制成，包括以下步驟：S1：準(zhǔn)備原料；S2：制備聚乙烯膜和涂料；S3：將涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，形成涂料層，進(jìn)行熱定型處理，收卷，即為聚乙烯污水處理膜，采用此制備方法制備的聚乙烯污水處理膜具有良好的親水性、滲透性、耐酸堿、耐腐蝕以及吸附金屬離子和有機(jī)物質(zhì)的性能，效率高。
權(quán)利要求書
1.一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述污水處理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量計(jì)：聚乙烯60-85份、致孔劑1-5份、抗氧劑0.3-1.5份、填料1-5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述涂料由多巴胺與硅烷偶聯(lián)劑、金屬離子吸附劑與Tris-HCl緩沖液制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述致孔劑為聚乙二醇、聚維酮、羥丙基纖維素、聚氨酯、木粉、聚乙烯吡咯烷酮、滑石粉、石蠟油、尿素中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、八烷基3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述填料為山蒼子油和牡蠣殼，所述山蒼子油和牡蠣殼的質(zhì)量比為5：2。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜，其特征在于：所述金屬離子吸附劑由β-環(huán)糊精、羥甲基纖維素、丙烯酰胺、丙烯酸、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料制成。
8.一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜的制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：S1：將三聚氰胺與二甲亞砜溶液混合均勻，即為物料A，將三聚氰酸與二甲亞砜溶液混合均勻，即為物料B，將漢麻桿浸于冰乙酸中，加入鈦酸四丁酯，過濾，與物料A混合均勻，加入物料B，抽濾，洗滌，干燥，煅燒，即為生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料；S2：在氫氧化鈉溶液中加入β-環(huán)糊精和羥甲基纖維素，加入過硫酸銨、丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，加入生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料，干燥即為金屬離子吸附劑；S3：將多巴胺與γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金屬離子吸附劑，加入至Tris-HCl緩沖液中，調(diào)節(jié)pH，超聲反應(yīng)，即為涂料；S4：將聚乙烯與致孔劑、抗氧劑和填料通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過鑄片工序得到凝膠片，進(jìn)行縱向和橫向拉伸，即為拉伸膜，將拉伸膜從二氯甲烷中通過，干燥，即為聚乙烯膜；S5：將涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，形成涂料層，進(jìn)行熱定型處理，收卷，即為聚乙烯污水處理膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜的制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：S1：將三聚氰胺與二甲亞砜溶液混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，即為物料A，將三聚氰酸與二甲亞砜溶液混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，即為物料B，將漢麻桿浸于冰乙酸中，混合均勻，反應(yīng)10-20min，加入二甲亞砜和N,N,N',N'-四甲基二胺，混合均勻后，緩慢滴加鈦酸四丁酯，反應(yīng)0.5-1h，升溫至120-150℃，反應(yīng)10-15h，過濾，用乙醇洗滌，干燥后，與物料A混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，加入物料B，混合均勻，抽濾，用乙醇洗滌，干燥，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，在500℃下煅燒2h，即為生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料；S2：在氫氧化鈉溶液中加入β-環(huán)糊精和羥甲基纖維素，混合均勻至溶解，靜置脫泡，加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)20-30min，升溫至50-60℃，加入過硫酸銨，反應(yīng)20-30min，加入丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)2-4h，使用水和乙醇洗滌，直至中性，加入生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料，混合均勻后，干燥即為金屬離子吸附劑；S3：將多巴胺與γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金屬離子吸附劑，加入至Tris-HCl緩沖液中，混合均勻后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7-10，超聲反應(yīng)0.5-1h，即為涂料；S4：將聚乙烯與致孔劑、抗氧劑和填料通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過鑄片工序得到凝膠片，進(jìn)行縱向和橫向拉伸，即為拉伸膜，將拉伸膜從二氯甲烷中通過，干燥，即為聚乙烯膜；S5：將涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，形成涂料層，進(jìn)行熱定型處理，收卷，即為聚乙烯污水處理膜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)高滲透聚乙烯污水處理膜及其制備工藝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
所述污水處理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上。
進(jìn)一步地，所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量計(jì)：聚乙烯60-85份、致孔劑1-5份、抗氧劑0.3-1.5份、填料1-5份。
進(jìn)一步地，所述涂料由多巴胺與硅烷偶聯(lián)劑、金屬離子吸附劑與Tris-HCl緩沖液制成。
進(jìn)一步地，所述致孔劑為聚乙二醇、聚維酮、羥丙基纖維素、聚氨酯、木粉、聚乙烯吡咯烷酮、滑石粉、石蠟油、尿素中的一種或多種。
進(jìn)一步地，所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、八烷基3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯中的一種或多種。
進(jìn)一步地，所述填料為山蒼子油和牡蠣殼，所述山蒼子油和牡蠣殼的質(zhì)量比為5：2。
進(jìn)一步地，所述金屬離子吸附劑由β-環(huán)糊精、羥甲基纖維素、丙烯酰胺、丙烯酸、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料制成。
進(jìn)一步地，包括以下步驟：
S1：將三聚氰胺與二甲亞砜溶液混合均勻，即為物料A，將三聚氰酸與二甲亞砜溶液混合均勻，即為物料B，將漢麻桿浸于冰乙酸中，加入鈦酸四丁酯，過濾，與物料A混合均勻，加入物料B，抽濾，洗滌，干燥，煅燒，即為生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料；
S2：在氫氧化鈉溶液中加入β-環(huán)糊精和羥甲基纖維素，加入過硫酸銨、丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，加入生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料，干燥即為金屬離子吸附劑；
S3：將多巴胺與γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金屬離子吸附劑，加入至Tris-HCl緩沖液中，調(diào)節(jié)pH，超聲反應(yīng)，即為涂料；
S4：將聚乙烯與致孔劑、抗氧劑和填料通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過鑄片工序得到凝膠片，進(jìn)行縱向和橫向拉伸，即為拉伸膜，將拉伸膜從二氯甲烷中通過，干燥，即為聚乙烯膜；
S5：將涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，形成涂料層，進(jìn)行熱定型處理，收卷，即為聚乙烯污水處理膜。
進(jìn)一步地，包括以下步驟：
S1：將三聚氰胺與二甲亞砜溶液混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，即為物料A，將三聚氰酸與二甲亞砜溶液混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，即為物料B，將漢麻桿浸于冰乙酸中，混合均勻，反應(yīng)10-20min，加入二甲亞砜和N,N,N',N'-四甲基二胺，混合均勻后，緩慢滴加鈦酸四丁酯，反應(yīng)0.5-1h，升溫至120-150℃，反應(yīng)10-15h，過濾，用乙醇洗滌，干燥后，與物料A混合均勻，超聲反應(yīng)10-15min，加入物料B，混合均勻，抽濾，用乙醇洗滌，干燥，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，在500℃下煅燒2h，即為生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料；
S2：在氫氧化鈉溶液中加入β-環(huán)糊精和羥甲基纖維素，混合均勻至溶解，靜置脫泡，加入環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)20-30min，升溫至50-60℃，加入過硫酸銨，反應(yīng)20-30min，加入丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)2-4h，使用水和乙醇洗滌，直至中性，加入生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料，混合均勻后，干燥即為金屬離子吸附劑；
S3：將多巴胺與γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金屬離子吸附劑，加入至Tris-HCl緩沖液中，混合均勻后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至7-10，超聲反應(yīng)
0.5-1h，即為涂料；
S4：將聚乙烯與致孔劑、抗氧劑和填料通過雙螺桿擠出機(jī)熔融擠出，通過鑄片工序得到凝膠片，進(jìn)行縱向和橫向拉伸，即為拉伸膜，將拉伸膜從二氯甲烷中通過，干燥，即為聚乙烯膜；
S5：將涂料涂覆在聚乙烯膜至少一側(cè)表面上，形成涂料層，進(jìn)行熱定型處理，收卷，即為聚乙烯污水處理膜。
進(jìn)一步地，所述生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料所需材料包括，以重量計(jì)：三聚氰胺10-20份、二甲亞砜30-50份、三聚氰酸10-20份、漢麻桿5-15份、冰乙酸20-30份、N,N,N',N'-四甲基二胺5-15份、鈦酸四丁酯5-20份。
進(jìn)一步地，所述金屬離子吸附劑所需材料包括，以重量計(jì)：氫氧化鈉40-60份、β-環(huán)糊精10-20份、羥甲基纖維素15-30份、環(huán)氧氯丙烷1-5份、過硫酸銨1-5份、丙烯酰胺5-10份、丙烯酸5-10份、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺1-5份、生物炭-二氧化鈦復(fù)合材料10-15份。
進(jìn)一步地，所述涂料所需材料包括，以重量計(jì)：多巴胺10-25份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1-0.5份、Tris-HCl緩沖液30-60份、金屬離子吸附劑10-25份。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：
(1)用漢麻桿作為氮化碳的基底，將二氧化鈦負(fù)載在氮化碳上，氮化碳可以降低二氧化鈦表面的帶隙能，抑制空穴復(fù)合，增強(qiáng)光催化效率，同時(shí)可以給二氧化鈦提供了大量的官能團(tuán)，捕捉二氧化鈦上的電子，使二氧化鈦原本表面形成的空穴更加穩(wěn)定，并產(chǎn)生更多的空穴，而氮化碳比表面積大，可以增強(qiáng)污水處理膜的吸附性能，利用光催化降解，使污水中的氨氮吸附在膜表面，降低污水中的氨氮含量。
(2)將羥甲基纖維素與β-環(huán)糊精進(jìn)行復(fù)合，通過羥甲基纖維素表面上大量的羧基對(duì)污水中的金屬離子進(jìn)行吸附，利用β-環(huán)糊精表面的羥基、醚鍵以及空腔對(duì)污水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行吸附，使污水中的鎳、銅、鉛等金屬離子以及有機(jī)物質(zhì)苯胺和苯酚可以吸附在膜表面，然后在羥甲基纖維素表面接枝丙烯酸和丙烯酰胺，使污水中的金屬離子與丙烯酸和丙烯酰胺中的羧基和酰胺基結(jié)合，同時(shí)使污水處理膜表面形成一種多孔結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了對(duì)金屬離子鉻、銅、鈷等的吸附，此外，增加羥甲基纖維素的量和溶液pH，可以增強(qiáng)污水處理膜對(duì)金屬離子的吸附性能，同時(shí)，污水處理膜表面形成的多孔結(jié)構(gòu)會(huì)與二氧化鈦表面形成的空穴起到增強(qiáng)作用，提高污水處理的吸附性。
(3)多巴胺會(huì)與硅烷偶聯(lián)劑形成Si-O-Si鍵，增強(qiáng)膜的耐腐蝕以及耐酸堿性，金屬離子吸附劑會(huì)與多巴胺緊密結(jié)合，涂覆在聚乙烯膜的表面，與填料的相互作用，增強(qiáng)污水處理膜的親水性，保證了污水處理膜的滲透量以及截留率。
(4)使用聚乙烯作為污水處理膜的主體材料，加入山蒼子油和牡蠣殼作為填料，牡蠣殼可以增強(qiáng)膜的親水性和生物親和性，使污水中的微生物與膜表面進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)使膜的力學(xué)強(qiáng)度提高，山蒼子油的加入會(huì)進(jìn)一步提高膜的親水性以及抑菌性。
(5)本申請(qǐng)制備的聚乙烯污水處理膜具有良好的親水性、滲透性、耐酸堿、耐腐蝕以及吸附金屬離子和有機(jī)物質(zhì)的性能，效率高。
（發(fā)明人：翁星星;呂東梅;沈亞定）
