CN108031307A - 一种高刚性管式微滤膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高刚性管式微滤膜及其制备方法，包括以下步骤：1)将HDPE、抗氧剂和纳米增强剂装入模具，在120℃‑200℃下烧结4小时‑8小时得到支撑骨架；所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE85％‑95％，抗氧剂0.5％－2％，纳米增强剂4.5％－13％；2)将铸膜液静置脱泡；3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。本发明采用HDPE颗粒制备管式微滤膜支撑骨架，显著提升了管式微滤膜的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的结构稳定性，延长了管式微滤膜的使用寿命。

Description

一种高刚性管式微滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域，具体地是涉及一种高刚性管式微滤膜及其制备方法。
背景技术
随着膜技术的发展，越来越多的膜分离技术被应用于水处理行业中，管式微滤膜是一种能将固液混合溶液进行净化和分离的膜分离技术，可以使含有污泥颗粒的废水进入膜系统进行直接的固液分离，从而达到水质一步净化的目的，在工业废水处理的领域里被称为“现时最有效的技术”。目前市面上应用较多的管式微滤膜主要以无纺布和胶黏剂组成骨架支撑结构，但因无纺布强度较低，在使用过程中易出现变形、膜剥离、脱落的现象，产品使用寿命低而影响水处理效果。我司曾开发一种以PE微孔滤管为支撑骨架的管式膜，但在长期运行过程中发现，因水在膜系统中要保证3－5m/s的流速，长期运行时在水流动力的作用下，存在有管膜胶封松动、管膜有少量变形的隐患，从而缩短管膜组件的使用寿命。
发明内容
本发明旨在针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种高刚性管式微滤膜及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将HDPE、抗氧剂和纳米增强剂装入模具，在120℃-200℃下烧结4小时-8小时得到支撑骨架；所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE85％-95％，抗氧剂0.5％－2％，纳米增强剂4.5％－13％。
其中，HDPE颗粒化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀和良好的耐磨性，使用温度可达100℃。
2)将铸膜液静置脱泡，铸膜液采用常规铸膜材料，即以聚偏氟乙烯(PVDF)为原料，加入致孔剂和添加剂，融于良溶剂中，搅拌至完全溶解形成高分子溶液。
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。
进一步的，所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE92％，抗氧剂1％，增强剂7％。
进一步的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010，即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，抗氧剂1010为酚类抗氧剂，能有效地防止聚合物材料在长期老化过程中的热氧化降解，同时也是一种高效的加工稳定剂，能改善聚合物材料在高温加工条件下的耐变。
进一步的，所述纳米增强剂为纳米二氧化硅、纳米滑石粉和纳米碳酸钙中的任意一种或多种。
进一步的，所述步骤1)中所述烧结温度为170℃，所述烧结时间为6小时。
根据上述的制备方法得到的高刚性管式微滤膜。
采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：本发明的一种高刚性管式微滤膜及其制备方法，采用HDPE颗粒制备的管式微滤膜支撑骨架，显著提升了所述管式微滤膜的耐磨性、耐腐蚀性，具有良好的结构稳定性。经过长期的运行，将所述高刚性管式微滤膜的膜管从膜组件中拆出发现膜管完全没有变形，显著提高了管式微滤膜的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将HDPE、抗氧剂1010和纳米二氧化硅装入模具，在120℃下烧结8小时得到支撑骨架，其中，支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE85％，抗氧剂1010 2％，纳米二氧化硅13％；
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。
实施例2
本实施例的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将HDPE、抗氧剂1010和纳米滑石粉装入模具，在200℃下烧结4小时得到支撑骨架；所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE95％，抗氧剂10100.5％，纳米滑石粉4.5％。
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。
实施例3
本实施例的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将HDPE、抗氧剂1010和纳米碳酸钙装入模具，在170℃下烧结6小时得到支撑骨架；所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE92％，抗氧剂10101％，纳米碳酸钙7％。
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。
对照例1
本对照例的一种PE微孔管式微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将高分子聚乙烯(PE)和液体石蜡按照质量比4：1混合后装入模具，在300℃下烧结6小时得到支撑骨架；
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到PE微孔管式微滤膜。
对照例2
本对照例的一种无纺布管式微滤膜的制备方法，包括以下步骤：
1)使用自动卷管机装置将两条无纺布带在金属中心管上缠绕成支承管；
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液均匀涂覆于支承管内壁，再将该支承管放入水箱进行凝胶，得到无纺布管式微滤膜。
应用效果的对比分析
将实施例组和对照例组同时进行废水处理的应用效果结果如下：
将实施例1-3得到的高刚性管式微滤膜和对照例1得到的PE微孔管式微滤膜同时对铁锈废水进行处理，对照实验管内的铁锈废水均以相同流速运行，运行相同时间后将膜管从膜组件中拆出，发现高刚性微滤膜的膜管完全没有变形，而PE微孔管式微滤膜的膜管有轻微变形。
将实施例1-3得到的高刚性管式微滤膜和对照例2制备的无纺布管式微滤膜同时对PCB废水进行处理，对照实验管内的PCB废水均以相同流速运行，运行相同时间后将膜管从膜组件中拆出，发现高刚性微滤膜的膜管完全没有变形，而无纺布管式微滤膜的膜管变形程度相对PE微孔管式微滤膜膜管的变形程度更加严重。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将HDPE、抗氧剂和纳米增强剂装入模具，在120℃-200℃下烧结4小时-8小时得到支撑骨架；所述支撑骨架的材料质量百分比为：
HDPE85％-95％，抗氧剂0.5％－2％，纳米增强剂4.5％－13％；
2)将铸膜液静置脱泡；
3)将铸膜液填充在支撑骨架的微孔中，经过相分离的成膜过程，在支撑骨架的内表面及微孔内形成锚式结构的膜，得到高刚性管式微滤膜。
2.如权利要求1所述的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于：所述支撑骨架的材料质量百分比为：HDPE92％，抗氧剂1％，增强剂7％。
3.如权利要求1所述的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010。
4.如权利要求1所述的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于：所述纳米增强剂为纳米二氧化硅、纳米滑石粉和纳米碳酸钙中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种高刚性管式微滤膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中所述烧结温度为170℃，所述烧结时间为6小时。
6.根据权利要求1-5任意一种高刚性管式微滤膜的制备方法制备得到的高刚性管式微滤膜。
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