CN106823867A - 采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法 - Google Patents

采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，属于高分子领域、分离膜技术与膜材料领域。具体步骤包括：1)按照一定比例，配置含有醇、酯及其他添加剂的水溶液；2)将未改性分离膜浸泡在含有上述混合物的水溶液中；让混合物吸附在膜表面及膜本体；3)浸泡一定时间后，取出分离膜，在空气里中将膜晾干即得到亲水化的分离膜。利用聚酯+离子型亲水试剂的混合溶液对疏水型高分子分离膜进行表面涂覆，可有效提高膜的亲水性，从而提高通水量，本发明可替代已有膜本体改性或表面改性方法，能够快速、高效、低成本地提高疏水型高分子分离膜膜的通水量。

Description

采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法
技术领域
本发明涉及一种采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，属于高分子领域、分离膜技术与膜材料领域。
背景技术
在废水处理方面，高分子分离膜材料分离技术的应用十分广泛，微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)都广泛使用高分子膜材料。但目前商业化的绝大部分的高分子膜材料本体均是疏水型的，因为材料本体疏水，无法正常进行过滤工作。因此亲水化改性是疏水性高分子分离膜的必然选择。最简单的亲水化改性方法是将分离膜浸泡在与水互溶，又与疏水性高分子亲和性强的溶剂(例如乙醇)中进行亲水化，优点是处理方法十分简单，缺点是膜要湿态保存，一旦溶剂或者水挥发掉，就会再次失去透水性，特别是一些膜裸露在外的膜元件中，想让膜湿态保存是及其困难的。重复利用时需要再浸泡。
除此以外，更多的亲水化改性集中在对膜材料性能的改进中，主要从膜本体及膜表面两方面入手，前者是对铸膜液进行亲水化处理，后者则是通过在成品膜表面引入亲水基团进行亲水化处理。膜本体改性是通过将膜材料与亲水性聚合物或无机纳米材料共混，改善膜的亲水性能，例如中国专利CN101190401A与CN101264428A采用了聚偏氟乙烯与两亲性聚合物共混。该方法虽然提高膜的亲水性，但改变了膜材料本体材质，对于膜材料的其他性能有较大的影响；膜表面改性是引入一个亲水层到现有的膜表面，常用的方法有等离子体引发，高能辐照引发等方法，但这些方法都太复杂了，操作不易，成本太高，不利于商业化推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，该方法通过简单的操作就能够提高膜的亲水性能，并且制备出的膜能够重复利用。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
步骤二、将未改性高分子分离膜浸泡在步骤一所得的水溶液中，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后将其取出即得到亲水化的高分子分离膜。
所述的离子型亲水试剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种或两种以上的混合物。
所述的醇类聚合物为聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙二醇中的任一种或它们的混合物。
所述的酯类化合物为聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种或它们的混合物。
所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.2％～1％。
所述的酯类化合物的占水溶液质量浓度为1％～3％。
所述的离子型亲水试剂占水溶液质量浓度为1％～3％。
步骤二所述的浸泡时间为1小时～24小时。
所述的高分子分离膜是平板式、卷式或中空纤维式的。
所述的高分子分离膜是用熔融拉伸法、相转化法、或界面聚合法所制备的。
所述的高分子分离膜是微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜。
所述的高分子分离膜为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚砜(Pf)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、醋酸纤维素(CA)、聚酰胺等(PI)。
有益效果
1、本发明利用具有两亲性的聚酯共混物，对高分子分离膜进行浸泡改性，该两亲性聚酯共混物亲水化效果好，能够高效、快速提高膜材料的通水量，可有效降低生产成本，而且操作简便，不易挥发，即使水份完全挥发掉，覆盖在膜表面及本体的共混物可快速的引导水份透过高分子分离膜，实现高分子分离膜的功能化，因此处理完成后可干燥保持膜产品，降低保存与运输成本。
2、本发明用于处理废水处理时，能够快速重复利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行进一步的说明，但是所述实施方式举例不构成对本发明的限制。
实施例1
将未改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取聚乙烯醇0.3g，聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯0.9g，十二烷基磺酸钠0.9g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基磺酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为1％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为3％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为3％。
步骤二、将未改性的聚偏氟乙烯中空纤维膜浸泡在步骤一所得的水溶液中8小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚偏氟乙烯中空纤维膜。测得纯水通量为700～800L/m2·h·0.1MPa。
实施例2
将未改性的聚砜多孔平板膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取乙烯-乙烯醇共聚物0.15g，聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯0.6g，十二烷基苯磺酸钠0.6g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基磺酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.5％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为2％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为2％。
步骤二、将未改性的聚砜多孔平板膜浸泡在步骤一所得的水溶液中12小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚砜多孔平板膜。测得纯水通量为700～750L/m2·h·0.1MPa。
实施例3
将未改性的聚丙烯腈卷式膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取聚乙二醇0.06g，，聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯0.3g，十二烷基磺酸钠0.3g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基硫酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.2％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为1％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为1％。
步骤二、将未改性的聚丙烯腈卷式膜浸泡在步骤一所得的水溶液中8小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚丙烯腈卷式膜。测得纯水通量为700～800L/m2·h·0.1MPa。
实施例4
将未改性的聚氯乙烯多孔平板膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取乙烯-乙烯醇共聚物0.06g，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯0.6g，十二烷基磺酸钠0.9g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基磺酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.2％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为2％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为3％。
步骤二、将未改性的聚氯乙烯多孔平板膜浸泡在步骤一所得的水溶液中20小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚氯乙烯多孔平板膜。测得纯水通量为650～750L/m2·h·0.1MPa。
实施例5
将未改性的聚丙烯中空纤维膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取聚乙二醇0.24g，，聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯0.6g，十二烷基磺酸钠0.3g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基苯磺酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.8％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为2％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为1％。
步骤二、将未改性的聚丙烯中空纤维膜浸泡在步骤一所得的水溶液中5小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚丙烯中空纤维膜。测得纯水通量为700～750L/m2·h·0.1MPa。
实施例6
将未改性的聚乙烯卷式膜，利用乙醇浸泡后，在湿态下测得纯水通量为600～700L/m2·h·0.1MPa。
采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；
称取聚乙烯醇0.3g，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯0.3g，十二烷基硫酸钠0.3g，加水配制成30g混合溶液。所述的离子型亲水试剂为十二烷基磺酸钠。所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为1％。所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为1％。所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为1％。
步骤二、将未改性的聚乙烯卷式膜浸泡在步骤一所得的水溶液中9小时，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后取出分离膜即得到亲水化的聚乙烯卷式膜。测得纯水通量为700～750L/m2·h·0.1MPa。

Claims (8)

1.采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、配置含有醇类聚合物、酯类化合物及离子型亲水试剂的水溶液；所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.2％～1％；所述的酯类化合物占水溶液的质量浓度为1％～3％；所述的离子型亲水试剂占水溶液的质量浓度为1％～3％；
步骤二、将未改性高分子分离膜浸泡在步骤一所得的水溶液中，直至混合物吸附在膜表面及膜本体；然后将其取出即得到亲水化的高分子分离膜。
2.如权利要求1所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的离子型亲水试剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种或两种以上的混合物。
3.如权利要求1所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的醇类聚合物为聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚乙二醇中的任一种或它们的混合物；所述的酯类化合物为聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种或它们的混合物。
4.如权利要求1或3所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的醇类聚合物占水溶液的质量浓度为0.2％～1％；所述的酯类化合物的占水溶液质量浓度为1％～3％。
5.如权利要求1或2所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的离子型亲水试剂占水溶液质量浓度为1％～3％。
6.如权利要求1所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：步骤二所述的浸泡时间为1小时～24小时。
7.如权利要求1所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的高分子分离膜是平板式、卷式或中空纤维式的；所述的高分子分离膜是用熔融拉伸法、相转化法、或界面聚合法所制备的；所述的高分子分离膜是微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜。
8.如权利要求1或7所述的采用聚醇/酯共混物亲水化改性疏水型高分子分离膜的方法，其特征在于：所述的高分子分离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺。
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