CN107574665A - 一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布及其制备方法，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布28～50份、聚乙烯醇19～35份、甲醇12～25份、硫酸钠12～26份、乙酸铵8～19份、苯乙烯磺酸钠12～18份、N‑乙烯基‑2‑吡咯烷酮2～7份、丙烯酰胺3～8份、丙酮17～22份、丙烯酸12～26份、去离子水20～45份。本发明所述亲水耐污染的聚丙烯无纺布亲水性好，抗污染能力强，膜通量稳定，分离能力恒定；本发明所述亲水耐污染的聚丙烯无纺布能够重复利用，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种功能性无纺布材料，具体为一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布及其制备方法。
背景技术
膜分离技术作为一种分离手段，越来越广泛的应用于水处理、食品工业，生化工程以及医药等行业，特别是将膜技术用于传统活性污泥法中的泥水分离，是一项较新的废水处理技术。但是由于膜污染造成的膜通量衰减以及分离能力降低，过滤阻力增大等，限制了膜分离技术的推广和使用。膜污染的原因主要有蛋白质吸附、浓差极化、膜孔堵塞和凝胶层的形成等，而蛋白质吸附是引起膜通量衰减的主要原因。蛋白质吸附与膜材料表面性质有关，疏水性表面与蛋白质分子之间的静电引力是蛋白质吸附的一个主要因素。另外，目前作为膜材料主要有陶瓷和高分子聚合物，例如聚丙烯、聚乙烯等，高成本的膜材料也限制了膜分离技术的推广与应用。
聚丙烯无纺布具有成本低、重量轻、耐腐蚀及化学稳定性好等优点，作为一种过滤介质，已被广泛应用，特别是用于气体净化。最近，也有少数文献报告了将无纺布作为膜组件与活性污泥法相结合用于生活污水的处理，但由于无纺布的分子结构中不含极性基团，亲水性较差，作为膜组件用于废水处理时，无纺布的污染情况比较严重。对膜材料表面进行亲水改性，是控制膜污染的主要方法之一。
现有技术中采用表面涂覆法对无纺布表面进行改性，该方法存在以下缺陷：首先，无纺布与改性分子之间结合不够牢靠，导致改性后的无纺布易失去亲水或抗污染效力；其次，涂覆法改性易导致无纺布表面孔径不均一，从而影响无纺布的亲水或抗污染效力。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的缺陷，获得一种适用于膜生物反应器，且亲水性好，抗污染能力强，膜通量稳定，分离能力恒定的聚丙烯无纺布，本发明提供了一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布及其制备方法。
技术方案：一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布28～50份、聚乙烯醇19～35份、甲醇12～25份、硫酸钠12～26份、乙酸铵8～19份、苯乙烯磺酸钠12～18份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮2～7份、丙烯酰胺3～8份、丙酮17～22份、丙烯酸12～26份、去离子水20～45份。
优选的，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布42份、聚乙烯醇30份、甲醇22份、硫酸钠23份、乙酸铵14份、苯乙烯磺酸钠15份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮4份、丙烯酰胺5份、丙酮20份、丙烯酸23份、去离子水40份。
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，所述方法包含以下步骤：
(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后25～35℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎；
(2)18～30℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存；
(3)将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在25～30℃条件下进行辐照；
(4)取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，15～25℃条件下干燥至恒重；
(5)将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为8～22％，溶解温度为80～90℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液；
(6)将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于35～55℃条件下反应15～30小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
优选的，步骤(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后30℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎。
优选的，步骤(2)中26℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存。
优选的，步骤(3)中将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在28℃条件下进行辐照。
优选的，步骤(4)中取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，21℃条件下干燥至恒重。
优选的，步骤(5)中将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为16％，溶解温度为85℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液。
优选的，步骤(6)中将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于48℃条件下反应23小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
有益效果：(1)本发明所述亲水耐污染的聚丙烯无纺布亲水性好，抗污染能力强，膜通量稳定，分离能力恒定；(2)本发明所述亲水耐污染的聚丙烯无纺布能够重复利用，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布28份、聚乙烯醇19份、甲醇12份、硫酸钠12份、乙酸铵8份、苯乙烯磺酸钠12份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮2份、丙烯酰胺3份、丙酮17份、丙烯酸12份、去离子水20份。
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，所述方法包含以下步骤：
(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后25℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎；
(2)18℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存；
(3)将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在25℃条件下进行辐照；
(4)取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，15℃条件下干燥至恒重；
(5)将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为8％，溶解温度为80℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液；
(6)将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于35℃条件下反应15小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
实施例2
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布42份、聚乙烯醇30份、甲醇22份、硫酸钠23份、乙酸铵14份、苯乙烯磺酸钠15份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮4份、丙烯酰胺5份、丙酮20份、丙烯酸23份、去离子水40份。
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，所述方法包含以下步骤：
(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后30℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎；
(2)26℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存；
(3)将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在28℃条件下进行辐照；
(4)取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，21℃条件下干燥至恒重；
(5)将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为16％，溶解温度为85℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液；
(6)将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于48℃条件下反应23小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
实施例3
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布50份、聚乙烯醇35份、甲醇25份、硫酸钠26份、乙酸铵19份、苯乙烯磺酸钠18份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮7份、丙烯酰胺8份、丙酮22份、丙烯酸26份、去离子水45份。
一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，所述方法包含以下步骤：
(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后35℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎；
(2)30℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存；
(3)将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在30℃条件下进行辐照；
(4)取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，25℃条件下干燥至恒重；
(5)将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为22％，溶解温度为90℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液；
(6)将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于55℃条件下反应30小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
对实施例1～3制备获得的亲水耐污染的聚丙烯无纺布进行性能测试，结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 总接枝率/％ | 79.2 | 91.3 | 85.7 |
| 静态接触角/° | 45 | 32 | 38 |
| BSA吸附量/mg·m2 | 51 | 35 | 42 |
| 膜通量/L·(m2h)-1 | 84 | 89 | 86 |
Claims (9)
1.一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，其特征在于，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布28～50份、聚乙烯醇19～35份、甲醇12～25份、硫酸钠12～26份、乙酸铵8～19份、苯乙烯磺酸钠12～18份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮2～7份、丙烯酰胺3～8份、丙酮17～22份、丙烯酸12～26份、去离子水20～45份。
2.根据权利要求1所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布，其特征在于，按重量份计，所述无纺布包括：聚丙烯无纺布42份、聚乙烯醇30份、甲醇22份、硫酸钠23份、乙酸铵14份、苯乙烯磺酸钠15份、N-乙烯基-2-吡咯烷酮4份、丙烯酰胺5份、丙酮20份、丙烯酸23份、去离子水40份。
3.权利要求1所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后25～35℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎；
(2)18～30℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存；
(3)将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在25～30℃条件下进行辐照；
(4)取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，15～25℃条件下干燥至恒重；
(5)将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为8～22％，溶解温度为80～90℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液；
(6)将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于35～55℃条件下反应15～30小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
4.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(1)将聚丙烯无纺布裁剪为10cm×10cm的样品，用丙酮洗净后30℃条件下烘干，并围绕玻璃棒卷成圆柱状后捆扎。
5.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(2)中26℃条件下，将苯乙烯磺酸钠、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺溶于去离子水中，向其中滴加丙烯酸，混合均匀后置于4℃密封保存。
6.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(1)捆扎后的聚丙烯无纺布浸没在步骤(2)获得的溶液中，并转移至辐照管中，待抽真空和充氮除氧后密封辐照试管，并置于60Co源室中，在28℃条件下进行辐照。
7.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(4)中取出辐照后的聚丙烯无纺布，用去离子水浸泡并超声洗涤，然后置于电热鼓风干燥箱中，21℃条件下干燥至恒重。
8.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(5)中将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇的质量分数为16％，溶解温度为85℃，完全溶解后加入硫酸钠和乙酸铵，搅拌溶解获得抗污染改性溶液。
9.根据权利要求3所述的一种亲水耐污染的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，步骤(6)中将步骤(4)处理后的聚丙烯无纺布置于步骤(5)获得的抗污染改性溶液中，浸没并置于48℃条件下反应23小时；反应结束后用甲醇洗涤，真空干燥后制得。
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