公布日：2022.10.11
申請(qǐng)日：2022.07.08
分類(lèi)號(hào)：B01D69/02(2006.01)I;B01D71/02(2006.01)I;B01D67/00(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種污水處理用聚合物超濾膜及其制備方法，屬于超濾膜技術(shù)領(lǐng)域，制備方法包括如下步驟：步驟一、將聚偏氟乙烯、石墨烯分散液、成孔劑和N‑甲基吡咯烷酮混合，攪拌、靜置、脫除氣泡，得到鑄膜液；步驟二、將鑄膜液冷卻，置于玻璃板上，刮出均勻的平板膜；將平板膜浸泡在去離子水中，得到基膜；步驟三、將得到的基膜浸泡在改性液中，然后用去離子水洗滌，經(jīng)過(guò)干燥，即可。通過(guò)對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行處理后引入超濾膜中，提高改性氧化石墨烯在超濾膜中的相容性，對(duì)于超濾膜的親水性有提高作用。超濾膜的親水性能越好，超濾膜的抗有機(jī)物污染性能越好。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、將聚偏氟乙烯、石墨烯分散液、成孔劑和N-甲基吡咯烷酮混合，在60℃條件下攪拌5-7h，然后靜置6h，脫除氣泡，得到鑄膜液；步驟二、將鑄膜液冷卻至20-25℃，置于玻璃板上，刮出均勻的平板膜；將平板膜浸泡在去離子水中，室溫下每隔12h換一次水，放置24h，得到基膜；步驟三、將得到的基膜浸泡在改性液中，在溫度為60℃條件下浸泡24h，取出，用去離子水洗滌，經(jīng)過(guò)干燥，得到一種污水處理用聚合物超濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，所述石墨烯分散液通過(guò)如下步驟制備：在20℃條件下，將氧化石墨烯和支化單體混合，超聲分散40min，將對(duì)甲苯磺酸和丙酮混合后加入，繼續(xù)分散40min，升溫至60℃，攪拌除去丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，繼續(xù)升溫至120℃，繼續(xù)攪拌8h，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)洗滌、真空干燥、研磨得到改性氧化石墨烯；將改性氧化石墨烯分散在N，N-二甲基甲酰胺中，在20℃條件下，超聲分散1h，獲得均勻的石墨烯分散液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，所述支化單體通過(guò)如下步驟制備：在0℃條件下，將亞磷酸二甲酯、四氯化碳和四氫呋喃混合，然后加入二丁醇胺和三乙胺，加完后升溫至20℃，反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，將得到的濾液，減壓濃縮除去溶劑，得到羥基單體；將羥基單體和對(duì)甲苯磺酸混合，加熱至110℃至熔融，然后加入N，N-二羥乙基-3-胺基丙烯酸甲酯混合，繼續(xù)加熱至120℃，反應(yīng)5h，得到支化單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，所述改性液為有機(jī)硅季銨鹽和甲苯按照用量比1g：8mL混合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)硅季銨鹽為3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化銨、N-三甲氧基硅烷基丙基-N，N，N-三甲基氯化銨中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，所述成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，其特征在于，鑄膜液中原料的重量份為聚偏氟乙烯20-30份、石墨烯分散液2-3份、成孔劑10-14份和N-甲基吡咯烷酮70-80份。
8.一種污水處理用聚合物超濾膜，其特征在于，由權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種污水處理用聚合物超濾膜及其制備方法。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種污水處理用聚合物超濾膜的制備方法，包括如下步驟：
步驟一、按重量份計(jì)，將聚偏氟乙烯、石墨烯分散液、成孔劑和N-甲基吡咯烷酮混合，在60℃條件下攪拌5-7h，然后靜置6h，脫除氣泡，得到鑄膜液；
步驟二、將鑄膜液冷卻至20-25℃，置于玻璃板上，通過(guò)設(shè)置刮膜機(jī)的參數(shù)，厚度約250μm，刮出均勻的平板膜；將平板膜浸泡在去離子水中，室溫下每隔12h換一次水，放置24h，完成相轉(zhuǎn)化過(guò)程，得到基膜；
步驟三、將得到的基膜浸泡在改性液中，在溫度為60℃條件下浸泡24h，取出，用去離子水洗滌，經(jīng)過(guò)干燥，得到一種污水處理用聚合物超濾膜。
進(jìn)一步地，石墨烯分散液通過(guò)如下步驟制備：
在20℃條件下，將氧化石墨烯和支化單體混合，超聲分散40min，將對(duì)甲苯磺酸和丙酮混合后加入，繼續(xù)分散40min，升溫至60℃，攪拌除去丙酮，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，繼續(xù)升溫至120℃，繼續(xù)攪拌8h，反應(yīng)結(jié)束后，用氯仿洗滌，經(jīng)過(guò)真空干燥、研磨得到改性氧化石墨烯；改性氧化石墨烯的制備中，利用氧化石墨烯表面本身具有的含氧基團(tuán)，對(duì)其進(jìn)行接枝改性，引入支化結(jié)構(gòu)；提高改性氧化石墨烯與鑄膜液中原料的混合效果，改善改性氧化石墨烯在超濾膜中的相容性。
而且相對(duì)于未處理的氧化石墨烯，減少團(tuán)聚現(xiàn)象，而且，通過(guò)與支化單體反應(yīng)，利用了支化單體的結(jié)構(gòu)中的羥基，進(jìn)一步提高超濾膜的親水效果，通過(guò)該方式引入氧化石墨烯，也不會(huì)破壞超濾膜的耐熱性，同時(shí)也引入了更多可以反應(yīng)的基團(tuán)，且對(duì)于后期改性液處理更加有利。
將改性氧化石墨烯分散在N，N-二甲基甲酰胺中，在20℃條件下，超聲分散1h，獲得均勻的石墨烯分散液。
進(jìn)一步地，支化單體通過(guò)如下步驟制備：
在0℃條件下，將亞磷酸二甲酯、四氯化碳和四氫呋喃混合，然后加入二丁醇胺和三乙胺，加完后升溫至20℃，反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后過(guò)濾，將得到的濾液，減壓濃縮除去溶劑，得到羥基單體；羥基單體中含有磷酸酯結(jié)構(gòu)，對(duì)于濾膜的阻燃性具有提高作用。
將羥基單體對(duì)甲苯磺酸混合，加熱至110℃至熔融，然后加入N，N-二羥乙基-3-胺基丙烯酸甲酯混合，繼續(xù)加熱至120℃，反應(yīng)5h，得到支化單體。
其中，N，N-二羥乙基-3-胺基丙烯酸甲酯通過(guò)如下步驟制備：
在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，將0.10mol丙烯酸甲酯、0.10mol二乙醇胺和10mL甲醇混合，在35℃條件下攪拌6h，反應(yīng)結(jié)束后，減壓濃縮除去溶劑，得到N，N-二羥乙基-3-胺基丙烯酸甲酯。
進(jìn)一步地，改性液為有機(jī)硅季銨鹽和甲苯按照用量比1g：8mL混合而成。利用有機(jī)硅季銨鹽對(duì)膜表面進(jìn)行處理，不論是對(duì)于濾膜存放過(guò)程，還是濾膜篩分過(guò)程具有一定的抑菌作用。
進(jìn)一步地，所述有機(jī)硅季銨鹽為3-三乙氧基硅基丙基三甲基氯化銨、N-三甲氧基硅烷基丙基-N，N，N-三甲基氯化銨中的一種。
進(jìn)一步地，成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇400中的一種。
進(jìn)一步地，鑄膜液中原料的重量份為聚偏氟乙烯20-30份、石墨烯分散液2-3份、成孔劑10-14份和N-甲基吡咯烷酮70-80份。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明制備了一種污水處理用聚合物超濾膜，并公開(kāi)了其制備方法，對(duì)制備的超濾膜進(jìn)行測(cè)試后可知，制備的超濾膜表面呈親水性，并且接觸角越小，超濾膜的親水性能越好，超濾膜的抗有機(jī)物污染性能越好。
本發(fā)明中通過(guò)對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行處理后引入超濾膜中，提高了改性氧化石墨烯與鑄膜液中原料的混合效果，改善改性氧化石墨烯在超濾膜中的相容性，對(duì)于超濾膜的親水性有提高作用。
濾膜篩分過(guò)程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，引入氧化石墨烯后，也有利于提高膜的抗壓作用。
（發(fā)明人：高豹;李向峰;黃安寧;余何建;汪明海;馬剛）
