CN105879711A - 一种交联油水分离膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交联油水分离膜的制备方法，属于膜分离技术和环境保护技术领域。其将异氰酸酯、聚(乙烯-乙烯醇)、聚乙二醇溶解于有机溶剂中，发生交联反应得到铸膜液；将铸膜液在平板载体上刮制成初生液膜，立即浸入凝固浴中固化，取出后浸入去离子水中浸泡24小时，干燥即得交联油水分离膜。本发明通过化学键连接将聚乙二醇接枝到聚(乙烯-乙烯醇)分子链上，亲水性物质不易流失，保证了膜亲水性和抗污染性能的稳定。膜自身的交联结构使膜具有较高的机械强度、水通量和油滴截留率。本发明提供的交联膜的制备方法操作简单，膜结构可控，所制备的膜适用于各生产领域产生的含油废水处理，特别适用于高浓度含油污水的分离。

Description

一种交联油水分离膜的制备方法

技术领域

本发明涉及一种交联油水分离膜的制备方法，属于膜分离技术和环境保护技术领域。

背景技术

含油污水是城市和工业生产中常见的污染源，对环境和生态平衡的危害极大。膜分离技术是对含油污水进行深度处理的有效方法，具有能耗低、操作简单、处理量大、处理效果好以及无二次污染等优点。目前，用于含油污水处理的膜材料多选用亲水性的聚合物，如醋酸纤维素、聚乙烯醇等。但醋酸纤维素膜的化学稳定性、热稳定性和压密性较差，且易降解；聚乙烯醇膜极易溶胀甚至溶解，从而丧失机械强度。聚(乙烯-乙烯醇)是由憎水性的乙烯链段和亲水性的乙烯醇链段组成的半结晶无规共聚物，由于聚合物链上带有一定比例的羟基，具有一定的亲水性，因此在作为油水分离膜材料使用时抗污染性能优异；而分子结构中的乙烯链段又赋予其优良的耐溶涨、耐热和耐酸碱等性能。

制备聚合物微孔膜时，共混加入亲水性物质，如聚乙二醇(PEG)，N，N-二甲基吡咯烷酮(PVP)等，不但可以调节孔径，也可对聚合物膜材料进行亲水性改性。但所制得的膜由于是物理性共混，在使用过程中亲水性物质会不断渗出，导致膜分离的透过液产生总碳(TOC)及有机物含量(COD)等指标不合格。同时随着亲水性材料的不断渗出，膜的孔径会发生变化，亲水性能会降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有油水分离膜存在的不足，提供一种将交联聚(乙烯-乙烯醇)膜的制备方法。

按照本发明提供的技术方案，一种交联油水分离膜的制备方法，其特征在于制备过程按照如下步骤进行，配方以重量份数计：

A铸膜液的制备：取异氰酸酯0.1～5份、聚(乙烯-乙烯醇)10～20份、聚乙二醇1～10份、二甲亚砜75～85份混合，60～80℃下搅拌反应12～24h，得到铸膜液；

B分相成膜：将上述铸膜液在平板载体上刮制成100～300μm的初生液膜，立即浸入20～50℃水浴中固化0.5～1h，取出后浸入水中浸泡20～28h，18～22℃干燥即得产品交联油水分离膜。

优选的，所述聚乙烯-乙烯醇中乙烯基的摩尔百分含量为27～44mol％，聚合度为700～1500。

优选的，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

优选的，所述聚乙二醇的分子量为100～1000。

优选的，所述平板载体为玻璃板、聚四氟乙烯板或无纺布中的一种。

本发明通过异氰酸酯基团与聚乙二醇和聚(乙烯-乙烯醇)上的羟基进行加成反应，通过化学键连接将亲水性的聚乙二醇接枝到聚(乙烯-乙烯醇)分子链上，使得膜在运行过程中亲水性物质不易流失，保证了膜亲水性和抗污染性能的稳定。另一方面，异氰酸酯基团也可将聚合物分子链进行交联，成膜后，交联结构使膜具有较高的机械强度、水通量和油滴截留率。本发明提供的交联膜的制备方法操作简单，膜结构可控，所制备的膜适用于各生产领域产生的含油废水处理，特别适用于高浓度含油污水的分离。

本发明具有如下优点：本发明膜制备过程简单易行；膜结构易控制，性能稳定，且亲水性和抗污染性能优异；膜内部的交联结构使膜具有较高的机械强度；膜具有较高的水通量和油滴截留率；膜性能稳定，可重复使用；适用于高浓度含油废水的处理。

具体实施方式

以下是一种高性能交联油水分离膜的制备方法的实施例，但所述实施例不构成对本发明的限制。

实施例1

(1)铸膜液的制备：将0.1份异佛尔酮二异氰酸酯、20份乙烯含量为44mol％、聚合度为1500的聚(乙烯-乙烯醇)、85份二甲亚砜、10份聚乙二醇100混合，60℃下搅拌反应12h，得到铸膜液；

(2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成100μm的初生液膜，立即浸入50℃水浴中固化0.5h，取出后浸入水中浸泡20h，18℃干燥即得产品交联油水分离膜。

利用动态循环型膜性能评价装置测定膜的油水分离性能，跨膜压差为0.025MPa，操作温度为20℃。所用含油水样为油相质量浓度为3g/L的油水乳液，其油滴平均粒径为0.1μm。膜

$J=\frac{V}{\mathrm{A\Δt}}$

通量的计算式为：

式中，J为膜通量，L/(m²·h)；Δt为过滤时间，h；V为Δt内透过膜的溶液体积，L；A为膜的有效截留面积，m²。膜的油滴截留率为：

式中，c_f为过滤前油相质量浓度，g/L；c_p为过滤后油相质量浓度，g/L，由双光束紫外可见分光光度计在531nm处测定。

$R=(1-\frac{c_p}{c_f})\×100\%$

测得膜的水通量为361L/m²h，油滴截留率为89.0％

实施例2

(1)铸膜液的制备：将5份异佛尔酮二异氰酸酯、10份乙烯含量为38mol％、聚合度为700的聚(乙烯-乙烯醇)、75份二甲亚砜、20份聚乙二醇1000混合，80℃下搅拌反应24h，得到铸膜液；

(2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300μm的初生液膜，立即浸入20℃水浴中固化1h，取出后浸入水中浸泡28h，22℃干燥即得产品交联油水分离膜。

测得膜的水通量为608L/m²h，油滴截留率为95.5％。

实施例3

(1)铸膜液的制备：将1份异佛尔酮二异氰酸酯、20份乙烯含量为38mol％、聚合度为1500的聚(乙烯-乙烯醇)、75份二甲亚砜、15份聚乙二醇200混合，80℃下搅拌反应24h，得到铸膜液；

(2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300μm的初生液膜，立即浸入20℃水浴中固化1h，取出后浸入水中浸泡28h，22℃干燥即得产品交联油水分离膜。

测得膜的水通量为312L/m²h，油滴截留率为97.0％。

实施例4

(1)铸膜液的制备：将1份异佛尔酮二异氰酸酯、18份乙烯含量为38mol％、聚合度为1500的聚(乙烯-乙烯醇)、75份二甲亚砜、10份聚乙二醇600混合，80℃下搅拌反应24h，得到铸膜液；

(2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300μm的初生液膜，立即浸入20℃水浴中固化1h，取出后浸入水中浸泡28h，22℃干燥即得产品交联油水分离膜。

测得膜的水通量为448L/m²h，油滴截留率为93.8％。

上述实施例的描述应该被视为说明，易于理解的是，可在不脱离如在权利要求书中阐述的本发明的情况下使用上文阐述的特征的许多变化和组合，这类变化并不被视为脱离了本发明的精神和范围，且所有这类变化都包括在以上权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种交联油水分离膜的制备方法，其特征在于制备过程按照如下步骤进行，配方以重量份数计：

A铸膜液的制备：取异氰酸酯0.1～5份、聚(乙烯-乙烯醇)10～20份、聚乙二醇1～10份、二甲亚砜75～85份混合，60～80℃下搅拌反应12～24h，得到铸膜液；

B分相成膜：将上述铸膜液在平板载体上刮制成100～300μm的初生液膜，立即浸入20～50℃水浴中固化0.5～1h，取出后浸入水中浸泡20～28h，18～22℃干燥即得产品交联油水分离膜。

2.如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述聚乙烯-乙烯醇中乙烯基的摩尔百分含量为27～44mol％，聚合度为700～1500。

3.如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

4.如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述聚乙二醇的分子量为100～1000。

5.如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述平板载体为玻璃板、聚四氟乙烯板或无纺布中的一种。