公布日：2023.05.05
申請日：2022.12.14
分類號：B01D17/02(2006.01)I;B01D61/00(2006.01)I
摘要
本申請涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種用于生物柴油廢水的油水分離膜及其制備方法，一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法包括以下制備步驟：S1：將膨脹石墨與碳納米管混合均勻，恒溫加熱3-6min，得復(fù)合材料；S2：在復(fù)合材料中，滴加甲基丙烯酸甲酯、N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)得改性復(fù)合材料；S3：將羥乙基纖維素、聚乙烯醇攪拌溶解在水中，然后加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烯丁酯攪拌均勻，再加入引發(fā)劑、改性復(fù)合材料、乙酸乙酯和水，反應(yīng)得分離膜材料；S4：配制含有一定濃度分離膜材料的涂膜液，涂覆于基板上，烘干，得油水分離膜。本申請制備的油水分離膜具有高效分離生物柴油廢水的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：包括以下制備步驟：S1：將膨脹石墨與碳納米管混合均勻，在溫度為800-930℃下，恒溫加熱3-6min，得到復(fù)合材料；S2：在步驟S1制備的復(fù)合材料中，逐滴均勻加入甲基丙烯酸甲酯和N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，甲基丙烯酸甲酯和N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺的重量比為（1-3）:1，抽真空，在溫度為50-70℃下，反應(yīng)6-10h，得到改性復(fù)合材料；S3：將羥乙基纖維素和聚乙烯醇溶解在蒸餾水中，攪拌均勻，加入甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯與羥乙基纖維素的重量比為（20-35）:1，在溫度為65-85℃下，攪拌1-2h，然后加入甲基丙烯酸烯丁酯、引發(fā)劑、改性復(fù)合材料、乙酸乙酯和蒸餾水，攪拌均勻，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌，烘干，研磨，得到油水分離膜材料；S4：配制含有一定質(zhì)量濃度油水分離膜材料的涂膜液，涂覆于基板上，烘干，得到油水分離膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述碳納米管與膨脹石墨重量比為（1-4）：5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述甲基丙烯酸烯丁酯與甲基丙烯酸甲酯重量比為（15-25）:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中改性復(fù)合材料占羥乙基纖維素、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烯丁酯和乙酸乙酯的總重量的0.5-2wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S4中涂膜液中油水分離膜材料的質(zhì)量濃度為2-5wt%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中加入甲基丙烯酸烯丁酯、引發(fā)劑、改性復(fù)合材料、乙酸乙酯和蒸餾水，在溫度為55-85℃下，反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和蒸餾水洗滌3-5次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，其特征在于：所述步驟S4中涂膜液的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺。
8.一種油水分離膜，采用權(quán)利要求1-7任一所述的一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法制備得到。
發(fā)明內(nèi)容
為了高效分離生物柴油廢水，本申請?zhí)峁┮环N用于生物柴油廢水的油水分離膜及其制備方法。
本申請?zhí)峁┑囊环N用于生物柴油廢水的油水分離膜及其制備方法，采用如下的技術(shù)方案：一種用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法，包括以下制備步驟：S1：將膨脹石墨與碳納米管混合均勻，在溫度為800-930℃下，恒溫加熱3-6min，得到復(fù)合材料；S2：在步驟S1制備的復(fù)合材料中，逐滴均勻加入甲基丙烯酸甲酯和N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺，甲基丙烯酸甲酯和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺的重量比為(1-3):1，抽真空，在溫度為50-70℃下，反應(yīng)6-10h，得到改性復(fù)合材料；S3：將羥乙基纖維素和聚乙烯醇溶解在蒸餾水中，攪拌均勻，加入甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯與羥乙基纖維素的重量比為(20-35):1，在溫度為65-85℃下，攪拌1-2h，然后加入甲基丙烯酸烯丁酯、引發(fā)劑、改性復(fù)合材料、乙酸乙酯和蒸餾水，攪拌均勻，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌，烘干，研磨，得到油水分離膜材料；S4：配制含有一定質(zhì)量濃度油水分離膜材料的涂膜液，涂覆于基板上，烘干，得到油水分離膜。
通過采用上述技術(shù)方案，由于采用膨脹石墨與碳納米管的復(fù)合材料，膨脹石墨是一種性能優(yōu)良的吸附劑，尤其是它具有疏松多孔結(jié)構(gòu)，對有機(jī)化合物具有強(qiáng)大的吸附能力，對生物柴油廢水中游離和乳化狀態(tài)的油脂具有良好的吸附性能，碳納米管能夠提高油水分離的通量，發(fā)揮破乳性能，進(jìn)一步提升油水分離膜的油水分離效果。
通過采用甲基丙烯酸甲酯在復(fù)合材料表面原位聚合，在復(fù)合材料表面附著聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物，提高了復(fù)合材料在油水分離膜中的相容性。
通過采用羥乙基纖維素與甲基丙烯酸甲酯發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，將羥乙基纖維素接枝到甲基丙烯酸酯分子鏈上，提高油水分離膜材料的浸潤性，提高生物柴油廢水與膜材料的接觸面積，以甲基丙烯酸烯丁酯作為交聯(lián)劑，甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸烯丁酯交聯(lián)形成三維空間結(jié)構(gòu)，乙酸乙酯作為致孔劑，制備的油水分離膜材料具有高的吸油性能，疏松的孔隙結(jié)構(gòu)可以截留污水中的微米級懸浮固體，改性復(fù)合材料對一些大分子有機(jī)污染物的處理具有良好的分離效果。
可選的，所述碳納米管與膨脹石墨重量比為(1-4)：5。
通過采用上述技術(shù)方案，通過在高溫條件下，碳納米管與膨脹石墨混合熱處理過程中，可膨脹石墨層間化合物遇熱分解，使碳納米管進(jìn)入膨脹石墨層間孔隙，高溫下，碳納米管分布在膨脹石墨的層間，由于碳納米管與膨脹石墨層結(jié)構(gòu)之間相互搭接形成交錯纏繞，增加了復(fù)合材料的吸附能力，提高了油水分離膜的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。
可選的，所述甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸烯丁酯的重量比為(15-25):1。
通過采用上述技術(shù)方案，以甲基丙烯酸烯丁酯作為交聯(lián)劑，隨著交聯(lián)劑用量的增加，樹脂交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，樹脂的吸油率提高，當(dāng)交聯(lián)劑的用量過多時，樹脂的強(qiáng)度增加，但交聯(lián)密度過大，不利于高分子鏈的伸展，導(dǎo)致油水分離膜的分離性能下降。
可選的，所述步驟S3中改性復(fù)合材料占羥乙基纖維素、聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烯丁酯和乙酸乙酯的總重量的0.5-2wt％。
通過采用上述技術(shù)方案，通過在油水分離膜中加入改性復(fù)合材料，隨著改性復(fù)合材料含量的增加，對生物柴油廢水中的污染性有機(jī)分子和油脂分子的吸附量增加，繼續(xù)增加改性復(fù)合材料的含量，在油水分離膜中發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致分離效率下降。
可選的，所述步驟S4中涂膜液中油水分離膜材料的質(zhì)量濃度為2-5wt％。
通過采用上述技術(shù)方案，通過采用上述質(zhì)量濃度的涂膜液，使涂膜液達(dá)到合適粘度和成膜條件，從而制備得到性能優(yōu)良的油水分離膜。
可選的，所述步驟S3中加入甲基丙烯酸烯丁酯、引發(fā)劑、改性復(fù)合材料、乙酸乙酯和蒸餾水，在溫度為55-85℃下，反應(yīng)4-6h，反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇和蒸餾水洗滌3-5次。
通過采用上述技術(shù)方案，首先在溫度為65-85℃下，攪拌1-2h，羥乙基纖維素在聚乙烯醇作為分散劑下，在蒸餾水中溶解，然后在溫度為55-85℃下，反應(yīng)4-6h，將羥乙基纖維素接枝在甲基丙烯酸甲酯分子鏈上，甲基丙烯酸丙烯酯作為交聯(lián)劑，與甲基丙烯酸甲酯交聯(lián)形成高吸油性膜材料，加入的改性復(fù)合材料對生物柴油廢水中的有機(jī)污染物具有良好的吸附性能，增加了油水分離膜材料的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。
可選的，所述步驟S4中涂膜液的溶劑為N,N-二甲基甲酰胺。
通過采用上述技術(shù)方案，通過將制備的油水分離膜材料在N,N-二甲基甲酰胺溶劑中溶解，制備成涂膜液，在油水分離膜材料成膜過程中。N,N-二甲基甲酰胺作為溶劑，保持良好的揮發(fā)速率，保證油水分離膜的分離性能。
第二方面，本申請?zhí)峁┮环N用于生物柴油廢水的油水分離膜，采用上述任一所述的用于生物柴油廢水的油水分離膜的制備方法制備得到。
通過采用上述的技術(shù)方案，通過添加碳納米管與膨脹石墨的復(fù)合材料，提高油水分離膜強(qiáng)度的同時，對生物柴油廢水中游離和乳化狀態(tài)的油脂具有良好的吸附性能，接枝羥乙基纖維素的丙烯酸類聚合物作為膜材料達(dá)到高吸油性能。
綜上所述，本申請具有以下有益效果：
1、由于本申請采用膨脹石墨與碳納米管的復(fù)合材料，膨脹石墨具有良好的吸附能力，對生物柴油廢水中游離和乳化狀態(tài)的油脂具有良好的吸附性能，碳納米管能夠提高油水分離的通量，發(fā)揮破乳性能，進(jìn)一步提升油水分離膜的油水分離效果。
2、本申請中優(yōu)選采用甲基丙烯酸甲酯在復(fù)合材料表面原位聚合，在復(fù)合材料表面附著聚甲基丙烯酸甲酯的聚合物，提高了復(fù)合材料在油水分離膜中的相容性。
3、本申請通過采用羥乙基纖維素與甲基丙烯酸甲酯發(fā)生接枝共聚反應(yīng)，將羥乙基纖維素接枝到甲基丙烯酸甲酯分子鏈中，提高油水分離膜材料的浸潤性，增加生物柴油廢水與分離膜材料的接觸面積，以甲基丙烯酸烯丁酯作為交聯(lián)劑，交聯(lián)形成三維空間結(jié)構(gòu)，制備得到的油水分離膜材料的具有高的吸油性能。
（發(fā)明人：楊建斌;張學(xué)旺;雷曼云;顧得亮）
