CN107174965A - 一种废水处理用仿生碳素pvc共混膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜及其制备方法，是由以下重量份的原料制备得到：碳素材料5‑10份、PVC粒子100‑150份、磺化改性再生胶粉5‑30份、溶剂500‑800份、聚天冬氨酸1‑5份。

Description

一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理膜材料技术领域，尤其涉及一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜及其制备方法。
背景技术
膜材料的应用几乎涉及到废水处理的各个领域，随着环保意识的提高，对废水资源的综合回收利用逐渐成为行业热点，与此相应的一批新型的膜材料得到开发应用，其中仿生膜材料是一类重要的膜材料。传统的仿生膜主要利用天然水通道蛋白来制备，其工艺复杂，难以大规模制备天然水通道蛋白，应用受限，为此，人造水通道材料进入人们的视野，其中之一就是碳纳米管材料，但是碳纳米管材料在高分子基质中的团聚问题则是制约着其在膜材料中的应用。
聚氯乙烯（PVC）价格低廉、来源丰富，作为膜材料可大幅度的降低膜材料的成本，其本身具有的化学稳定性好、耐酸碱、耐微生物腐蚀等等优点使其在作为废水处理材料领域极具应用前景。但是PVC疏水性较强，成膜性及韧性较差，在水流中膜通量低，表面耐污染性差，使得传统的PVC膜材料性能不佳，急需开发高性能的产品。
我国是轮胎生产和汽车大国，随着家庭汽车拥有量的快速上涨，每年产生了大量的废旧轮胎，如何有效的回收利用这些废旧轮胎，防止环境污染，具有十分重要的现实意义和巨大的经济价值。目前较为常见的废旧轮胎回收方法主要有原型直接利用、焚烧生热、旧轮胎翻新、生产再生橡胶、生产硫化橡胶粉等几种。其中生产橡胶粉是最为常见的处理方法。传统废旧橡胶粉其内部仍是交联网状结构，表现为惰性，将其活化处理可具备一定橡胶的性能，对PVC材料具有很好的增韧改性效果，是一种理想的改性材料。若如实现废胶粉在PVC仿生膜中的有效利用，将会大幅度的降低生产成本，实现资源的二次利用，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为了弥补已有技术的缺陷，提供一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，是由以下重量份的原料制备得到：碳素材料5-10份、PVC粒子100-150份、磺化改性再生胶粉5-30份、溶剂500-800份、聚天冬氨酸1-5份。
所述的碳素材料为微纳米量级的石墨粉、活性炭粉、中间相炭微球中的一种。
所述的磺化再生胶粉是由以下方法制备得到的：
（1）将50-100目废橡胶粉投入活化液中浸泡处理3-5h，过滤，产物水洗、干燥后与脱硫再生剂按照10:1-2的重量比混合后投入脱硫罐中，通入高温蒸汽，使罐内压力保持为0.5-1MPa，加热至120-130℃，以500-800转/min的速度预混5-10min后升温至180-200℃，升压至3-3.5MPa，以100-200转/min的速度搅拌反应30-50min后卸压出料，得脱硫再生胶粉；
（2）将脱硫再生胶粉、磺化剂、石油醚按照1:0.1:10的重量比混合均匀，在室温下反应50-60min后加入5%乙醇溶液终止反应，过滤，所得物料投入乙酸锌/乙醇/水混合溶液中和反应1-2h，然后经干燥处理后即得所述的磺化再生胶粉，其中磺化剂为等摩尔的硫酸和乙酸酐组成。
所述的活化液是由浓度为30%的双氧水与高铁酸钾、水按照0.1:0.1:1-2的重量份复配而成。
所述的脱硫再生剂是由12-15份糠醛抽出油、1-2份苯甲醛、0.05-0.1份活化剂480、氯化铁1-2份、0.1-0.5份超细稀土尾矿渣粉、3-5份亚油酸复配混合而成。
所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种。
所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜的制备方法，具体步骤为：将PVC粒子、磺化改性再生胶粉投入溶剂中，混合均匀后水浴加热至80-90℃，搅拌混合5-8h，随后加入其它剩余原料，继续搅拌混合1-2h，随后将所得铸膜液室温冷却至40-45℃时静置脱泡处理，最后将铸膜液在40℃下用平板刮膜机制成厚度为100-500μm厚的薄膜，然后迅速将薄膜浸入室温下的凝固水浴中，完全成膜后放入蒸馏水中浸泡过夜，脱除溶剂，随后送入真空冷冻干燥剂中冷冻干燥，即得。
本发明将价廉量大的废胶粉进行活化、再生、磺化处理后制成了具有一定亲水性和良好力学性能的再生胶粉，并将其与PVC料混合，在改善PVC膜力学性能的同时还提高膜层的亲水性、水通量以及抗污染能力，此外加入的碳素材料、聚天冬氨酸等材料赋予共混膜一定的仿生效果，进一步提升了膜层的吸附、去污能力；此外，本发明的膜材料是在液体溶剂中制备得到，使得各物料间均能有效的结合分散，制得的膜材料性能稳定，是一种新型的高效、低成本膜材料，在废水处理领域有广阔的应用前景。
具体实施方式
一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，是由以下重量份的原料制备得到：纳米石墨粉 5份、PVC粒子100份、磺化改性再生胶粉5份、二甲基甲酰胺500份、聚天冬氨酸1份。
其中磺化再生胶粉是由以下方法制备得到的：
（1）将50目废橡胶粉投入活化液中浸泡处理3h，过滤，产物水洗、干燥后与脱硫再生剂按照10:1的重量比混合后投入脱硫罐中，通入高温蒸汽，使罐内压力保持为0.5MPa，加热至120℃，以500转/min的速度预混5min后升温至180℃，升压至3MPa，以100转/min的速度搅拌反应30min后卸压出料，得脱硫再生胶粉；
（2）将脱硫再生胶粉、磺化剂、石油醚按照1:0.1:10的重量比混合均匀，在室温下反应50min后加入5%乙醇溶液终止反应，过滤，所得物料投入乙酸锌/乙醇/水混合溶液中和反应1h，然后经干燥处理后即得所述的磺化再生胶粉，其中磺化剂为等摩尔的硫酸和乙酸酐组成。
其中活化液是由浓度为30%的双氧水与高铁酸钾、水按照0.1:0.1:1的重量份复配而成。
其中脱硫再生剂是由12份糠醛抽出油、1份苯甲醛、0.05份活化剂480、氯化铁1份、0.1份超细稀土尾矿渣粉、3份亚油酸复配混合而成。
该实施例的仿生碳素PVC共混膜的制备方法为：将PVC粒子、磺化改性再生胶粉投入溶剂中，混合均匀后水浴加热至80℃，搅拌混合5h，随后加入其它剩余原料，继续搅拌混合1h，随后将所得铸膜液室温冷却至40℃时静置脱泡处理，最后将铸膜液在40℃下用平板刮膜机制成厚度为100μm厚的薄膜，然后迅速将薄膜浸入室温下的凝固水浴中，完全成膜后放入蒸馏水中浸泡过夜，脱除溶剂，随后送入真空冷冻干燥剂中冷冻干燥，即得。

Claims (7)

1.一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，是由以下重量份的原料制备得到：碳素材料5-10份、PVC粒子100-150份、磺化改性再生胶粉5-30份、溶剂500-800份、聚天冬氨酸1-5份。
2.如权利要求1所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，所述的碳素材料为微纳米量级的石墨粉、活性炭粉、中间相炭微球中的一种。
3.如权利要求1所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，所述的磺化再生胶粉是由以下方法制备得到的：
（1）将50-100目废橡胶粉投入活化液中浸泡处理3-5h，过滤，产物水洗、干燥后与脱硫再生剂按照10:1-2的重量比混合后投入脱硫罐中，通入高温蒸汽，使罐内压力保持为0.5-1MPa，加热至120-130℃，以500-800转/min的速度预混5-10min后升温至180-200℃，升压至3-3.5MPa，以100-200转/min的速度搅拌反应30-50min后卸压出料，得脱硫再生胶粉；
（2）将脱硫再生胶粉、磺化剂、石油醚按照1:0.1:10的重量比混合均匀，在室温下反应50-60min后加入5%乙醇溶液终止反应，过滤，所得物料投入乙酸锌/乙醇/水混合溶液中和反应1-2h，然后经干燥处理后即得所述的磺化再生胶粉，其中磺化剂为等摩尔的硫酸和乙酸酐组成。
4.如权利要求3所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，所述的活化液是由浓度为30%的双氧水与高铁酸钾、水按照0.1:0.1:1-2的重量份复配而成。
5.如权利要求3所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，所述的脱硫再生剂是由12-15份糠醛抽出油、1-2份苯甲醛、0.05-0.1份活化剂480、氯化铁1-2份、0.1-0.5份超细稀土尾矿渣粉、3-5份亚油酸复配混合而成。
6.如权利要求1所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜，其特征在于，所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种。
7.如权利要求1所述的一种废水处理用仿生碳素PVC共混膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为：将PVC粒子、磺化改性再生胶粉投入溶剂中，混合均匀后水浴加热至80-90℃，搅拌混合5-8h，随后加入其它剩余原料，继续搅拌混合1-2h，随后将所得铸膜液室温冷却至40-45℃时静置脱泡处理，最后将铸膜液在40℃下用平板刮膜机制成厚度为100-500μm厚的薄膜，然后迅速将薄膜浸入室温下的凝固水浴中，完全成膜后放入蒸馏水中浸泡过夜，脱除溶剂，随后送入真空冷冻干燥剂中冷冻干燥，即得。
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