一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，屬于膜分離技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。其將異氰酸酯、聚(乙烯-乙烯醇)、聚乙二醇溶解于有機(jī)溶劑中，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)得到鑄膜液；將鑄膜液在平板載體上刮制成初生液膜，立即浸入凝固浴中固化，取出后浸入去離子水中浸泡24小時(shí)，干燥即得交聯(lián)油水分離膜。本發(fā)明通過化學(xué)鍵連接將聚乙二醇接枝到聚(乙烯-乙烯醇)分子鏈上，親水性物質(zhì)不易流失，保證了膜親水性和抗污染性能的穩(wěn)定。膜自身的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、水通量和油滴截留率。本發(fā)明提供的交聯(lián)膜的制備方法操作簡單，膜結(jié)構(gòu)可控，所制備的膜適用于各生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生的含油廢水處理，特別適用于高濃度含油污水的分離。
【專利說明】
一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，屬于膜分離技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 含油污水是城市和工業(yè)生產(chǎn)中常見的污染源，對(duì)環(huán)境和生態(tài)平衡的危害極大。膜 分離技術(shù)是對(duì)含油污水進(jìn)行深度處理的有效方法，具有能耗低、操作簡單、處理量大、處理 效果好以及無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。目前，用于含油污水處理的膜材料多選用親水性的聚合物， 如醋酸纖維素、聚乙烯醇等。但醋酸纖維素膜的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和壓密性較差，且易 降解；聚乙烯醇膜極易溶脹甚至溶解，從而喪失機(jī)械強(qiáng)度。聚（乙烯_乙烯醇）是由憎水性 的乙烯鏈段和親水性的乙烯醇鏈段組成的半結(jié)晶無規(guī)共聚物，由于聚合物鏈上帶有一定比 例的羥基，具有一定的親水性，因此在作為油水分離膜材料使用時(shí)抗污染性能優(yōu)異；而分子 結(jié)構(gòu)中的乙烯鏈段又賦予其優(yōu)良的耐溶漲、耐熱和耐酸堿等性能。
[0003] 制備聚合物微孔膜時(shí)，共混加入親水性物質(zhì)，如聚乙二醇（PEG)，N，N-二甲基吡咯 烷酮（PVP)等，不但可以調(diào)節(jié)孔徑，也可對(duì)聚合物膜材料進(jìn)行親水性改性。但所制得的膜 由于是物理性共混，在使用過程中親水性物質(zhì)會(huì)不斷滲出，導(dǎo)致膜分離的透過液產(chǎn)生總碳 (T0C)及有機(jī)物含量（C0D)等指標(biāo)不合格。同時(shí)隨著親水性材料的不斷滲出，膜的孔徑會(huì)發(fā) 生變化，親水性能會(huì)降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有油水分離膜存在的不足，提供一種將交聯(lián)聚（乙 烯-乙烯醇）膜的制備方法。
[0005] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征在于制備 過程按照如下步驟進(jìn)行，配方以重量份數(shù)計(jì)：
[0006] A鑄膜液的制備：取異氰酸酯0? 1~5份、聚（乙烯-乙烯醇）10~20份、聚乙二 醇1~10份、二甲亞砜75~85份混合，60~80°C下攪拌反應(yīng)12~24h，得到鑄膜液；
[0007] B分相成膜：將上述鑄膜液在平板載體上刮制成100~300 y m的初生液膜，立即 浸入20~50°C水浴中固化0. 5~lh，取出后浸入水中浸泡20~28h，18~22°C干燥即得 產(chǎn)品交聯(lián)油水分離膜。
[0008] 優(yōu)選的，所述聚乙烯-乙烯醇中乙烯基的摩爾百分含量為27~44mol %，聚合度為 700 ~1500。
[0009] 優(yōu)選的，所述異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或甲苯二異 氰酸酯。
[0010] 優(yōu)選的，所述聚乙二醇的分子量為100~1000。
[0011] 優(yōu)選的，所述平板載體為玻璃板、聚四氟乙烯板或無紡布中的一種。
[0012] 本發(fā)明通過異氰酸酯基團(tuán)與聚乙二醇和聚（乙烯-乙烯醇）上的羥基進(jìn)行加成反 應(yīng)，通過化學(xué)鍵連接將親水性的聚乙二醇接枝到聚（乙烯-乙烯醇）分子鏈上，使得膜在運(yùn) 行過程中親水性物質(zhì)不易流失，保證了膜親水性和抗污染性能的穩(wěn)定。另一方面，異氰酸酯 基團(tuán)也可將聚合物分子鏈進(jìn)行交聯(lián)，成膜后，交聯(lián)結(jié)構(gòu)使膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、水通量和 油滴截留率。本發(fā)明提供的交聯(lián)膜的制備方法操作簡單，膜結(jié)構(gòu)可控，所制備的膜適用于各 生產(chǎn)領(lǐng)域產(chǎn)生的含油廢水處理，特別適用于高濃度含油污水的分離。
[0013] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明膜制備過程簡單易行；膜結(jié)構(gòu)易控制，性能穩(wěn)定，且 親水性和抗污染性能優(yōu)異；膜內(nèi)部的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使膜具有較高的機(jī)械強(qiáng)度；膜具有較高的水 通量和油滴截留率；膜性能穩(wěn)定，可重復(fù)使用；適用于高濃度含油廢水的處理。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下是一種高性能交聯(lián)油水分離膜的制備方法的實(shí)施例，但所述實(shí)施例不構(gòu)成對(duì) 本發(fā)明的限制。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] (1)鑄膜液的制備：將0. 1份異佛爾酮二異氰酸酯、20份乙烯含量為44mol%、聚 合度為1500的聚（乙烯-乙烯醇）、85份二甲亞砜、10份聚乙二醇100混合，60°C下攪拌反 應(yīng)12h，得到鑄膜液；
[0017] (2)分相成膜：將上述鑄膜液在玻璃板上刮制成100 ym的初生液膜，立即浸入 50°C水浴中固化0. 5h，取出后浸入水中浸泡20h，18°C干燥即得產(chǎn)品交聯(lián)油水分離膜。
[0018] 利用動(dòng)態(tài)循環(huán)型膜性能評(píng)價(jià)裝置測定膜的油水分離性能，跨膜壓差為0. 025MPa， 操作溫度為20°C。所用含油水樣為油相質(zhì)量濃度為3g/L的油水乳液，其油滴平均粒徑為 0? 1 y m。膜
[0020] 通量的計(jì)算式為：
[0021] 式中，J為膜通量，!V(m2 ? h) ; A t為過濾時(shí)間，h ;V為A t內(nèi)透過膜的溶液體積， L ;A為膜的有效截留面積，m2。膜的油滴截留率為：
[0022] 式中，cf為過濾前油相質(zhì)量濃度，g/L ;cp為過濾后油相質(zhì)量濃度，g/L，由雙光束紫 外可見分光光度計(jì)在53lnm處測定。
[0024] 測得膜的水通量為361L/m2h，油滴截留率為89. 0%
[0025] 實(shí)施例2
[0026] (1)鑄膜液的制備：將5份異佛爾酮二異氰酸酯、10份乙烯含量為38mol %、聚合 度為700的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亞砜、20份聚乙二醇1000混合，80°C下攪拌反應(yīng) 24h，得到鑄膜液；
[0027] (2)分相成膜：將上述鑄膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得產(chǎn)品交聯(lián)油水分離膜。
[0028] 測得膜的水通量為608L/m2h，油滴截留率為95. 5%。
[0029] 實(shí)施例3
[0030] (1)鑄膜液的制備：將1份異佛爾酮二異氰酸酯、20份乙烯含量為38mol %、聚合 度為1500的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亞砜、15份聚乙二醇200混合，80°C下攪拌反應(yīng) 24h，得到鑄膜液；
[0031] (2)分相成膜：將上述鑄膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得產(chǎn)品交聯(lián)油水分離膜。
[0032] 測得膜的水通量為312L/m2h，油滴截留率為97. 0%。
[0033] 實(shí)施例4
[0034] (1)鑄膜液的制備：將1份異佛爾酮二異氰酸酯、18份乙烯含量為38mol %、聚合 度為1500的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亞砜、10份聚乙二醇600混合，80°C下攪拌反應(yīng) 24h，得到鑄膜液；
[0035] (2)分相成膜：將上述鑄膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得產(chǎn)品交聯(lián)油水分離膜。
[0036] 測得膜的水通量為448L/m2h，油滴截留率為93. 8%。
[0037] 上述實(shí)施例的描述應(yīng)該被視為說明，易于理解的是，可在不脫離如在權(quán)利要求書 中闡述的本發(fā)明的情況下使用上文闡述的特征的許多變化和組合，這類變化并不被視為脫 離了本發(fā)明的精神和范圍，且所有這類變化都包括在以上權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征在于制備過程按照如下步驟進(jìn)行，配方以 重量份數(shù)計(jì)： A鑄膜液的制備：取異氰酸酯0. 1~5份、聚（乙烯-乙烯醇）10~20份、聚乙二醇 1~10份、二甲亞砜75~85份混合，60~80°C下攪拌反應(yīng)12~24h，得到鑄膜液； B分相成膜：將上述鑄膜液在平板載體上刮制成100~300 μ m的初生液膜，立即浸入 20~50°C水浴中固化0. 5~lh，取出后浸入水中浸泡20~28h，18~22°C干燥即得產(chǎn)品 交聯(lián)油水分離膜。2. 如權(quán)利要求1所述一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征是在于，所述聚乙烯-乙 烯醇中乙烯基的摩爾百分含量為27~44mol %，聚合度為700~1500。3. 如權(quán)利要求1所述一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征是在于，所述異氰酸酯 為異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯。4. 如權(quán)利要求1所述一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征是在于，所述聚乙二醇 的分子量為100~1000。5. 如權(quán)利要求1所述一種交聯(lián)油水分離膜的制備方法，其特征是在于，所述平板載體 為玻璃板、聚四氟乙烯板或無紡布中的一種。
【文檔編號(hào)】B01D67/00GK105879711SQ201410784156
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日
【發(fā)明人】張春芳, 白云翔, 呂曉麗, 顧瑾, 孫余憑
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)