申請日2013.07.29
公開(公告)日2013.11.27
IPC分類號B01D71/68; B01D67/00; B01D69/12
摘要
本發明公開了一種低阻高通量耐污型水處理膜，以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板，以FeCl2為還原劑，在基膜孔道內原位化學沉積生成Fe3O4納米粒子，以獲得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜，并公開了這種水處理膜的制備方法。本發明的有益效果是：使用TiO2與膜材料共混增強膜的親水性，增大膜通量，改善膜表面的粗糙程度，延緩膜污染，延長膜的使用壽命;使用聚砜類聚合物，其有優良的化學穩定性、耐熱性與機械強度;使用Fe3O4作為磁性介質合成磁性超濾膜，通過調節外加磁場實現連續分離不同分子量范圍的一系列物質。與已有技術相比，具有阻力小、通量大、耐污染、壽命長等優點。
權利要求書
1.一種低阻高通量耐污型水處理膜，其特征在于：為Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜，所述磁性超濾膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板，在基膜孔道內有納米Fe3O4粒子。
2.根據權利要求1所述的低阻高通量耐污型水處理膜，其特征在于：所述納米Fe3O4粒子是以FeCl2為還原劑，采用原位化學沉積生成。
3.根據權利要求1所述低阻高通量耐污型水處理膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜的制備：
A、TiO2溶膠的制備：室溫下，在無水乙醇加入鈦酸四丁酯和冰乙酸，攪拌均勻，得溶液A;在乙醇溶液中滴加濃鹽酸，調節pH=1，攪拌均勻，得溶液B;將溶液B緩慢滴加到溶液A中，同時劇烈攪拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶膠;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液：將制好的TiO2溶膠在攪拌條件下滴加到含有質量分數16%～18%共混比為4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、質量分數2%磷酸三乙酯和質量分數5%磷酸的鑄膜液中，在室溫下連續攪拌24 h后靜止脫泡24 h，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液;
C、用刮刀將上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液勻速涂在制膜板上，蒸發30 s，然后將制膜板置于凝膠浴中，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜的制備：以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜為基體膜，在無水乙醇溶液中浸潤10min后平鋪置于裝有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中，然后緩慢加入2 mol/L的NaOH水溶液，反應50 min后將復合膜取出，經洗滌、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述鑄膜液為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜溶液。
說明書
一種低阻高通量耐污型水處理膜及其制備方法
技術領域
本發明涉及聚合物膜分離材料領域，特別涉及一種低阻高通量耐污型水處理膜及其制備方法。
背景技術
超濾是一種以壓差為動力的綠色分離技術，由于具有操作簡單、無相分離、能耗低、處理效果好等優點，在生物制藥、水處理等工業領域得到廣泛應用。近年來對于超濾膜的研究，國內外都有報道，所制備的超濾膜可用于酶處理、廢水處理等領域。隨著膜分離技術的發展,研制開發高性能、多品種的膜材料已引起了人們的注意。近年來高分子共混技術的迅速發展,為新型膜材料的開發提供了簡便有效的新途徑。
在聚合物膜分離材料領域，聚氯乙烯(PVC)具有優良的耐酸堿、耐菌性等特點，但其凝膠膜易自發起皺，成膜性不是很理想，親水性差、易污染、通量低等問題限制了其在超濾、微濾領域的進一步發展。如中國科學院大連化學物理研究所申請的一種聚偏氟乙烯超濾膜共混改性方法(公開號為CN 101905123 A)，該方法主要是提高了膜的抗污染性能，在親水性能上改善較小;同時也有一些能夠使膜具有永久親水性能，如一種具有永久親水性的聚砜中空纖維超濾膜及其制造方法(公開號為CN 1557532 A)，該方法雖然改善了膜的親水性能，但其制造參數較多、過程繁瑣，影響其工業化生產。
發明內容
本發明的目的之一在于克服現有技術的不足之處，提供一種低阻高通量耐污型水處理膜，即Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
目的之二在于提供上述水處理膜的制備方法。
為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種低阻高通量耐污型水處理膜，為Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜，所述磁性超濾膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超濾膜為模板，在基膜孔道內有納米Fe3O4粒子。
所述納米Fe3O4粒子是以FeCl2為還原劑，采用原位化學沉積生成。
一種低阻高通量耐污型水處理膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜的制備：
A、TiO2溶膠的制備：室溫下，在無水乙醇加入鈦酸四丁酯和冰乙酸，攪拌均勻，得溶液A;在乙醇溶液中滴加濃鹽酸，調節pH=1，攪拌均勻，得溶液B;將溶液B緩慢滴加到溶液A中，同時劇烈攪拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶膠;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液：將制好的TiO2溶膠在攪拌條件下滴加到含有質量分數16%～18%共混比為4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、質量分數2%磷酸三乙酯和質量分數5%磷酸的鑄膜液中，在室溫下連續攪拌24 h后靜止脫泡24 h，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液;
C、用刮刀將上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2鑄膜液勻速涂在制膜板上，蒸發30 s，然后將制膜板置于凝膠浴中，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜的制備：以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超濾膜為基體膜，在無水乙醇溶液中浸潤10min后平鋪置于裝有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中，然后緩慢加入2 mol/L的NaOH水溶液，反應50 min后將復合膜取出，經洗滌、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超濾膜。
所述鑄膜液為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亞砜溶液。
本發明的有益效果是：使用TiO2與膜材料共混增強膜的親水性，增大膜通量，改善膜表面的粗糙程度，延緩膜污染，延長膜的使用壽命;使用聚砜類聚合物，其有優良的化學穩定性、耐熱性與機械強度;使用Fe3O4作為磁性介質合成磁性超濾膜，通過調節外加磁場實現連續分離不同分子量范圍的一系列物質。與已有技術相比，具有阻力小、通量大、耐污染、壽命長等優點。
