CN109107398A - 用于工业浓盐污水处理的pva基聚离子复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,由质量比为1:(0.6‑1.3)的聚季铵盐阳离子PVA和聚磺酸基取代阴离子PVA自组装而成的自组装PVA基膜和氨基化介孔SiO2经界面聚合而成。与现有技术相比,本发明的自组装PVA基膜对分离体系中极性强的物质有很强的吸附能力,有利于分离极性不同的液体混合物,且阴阳离子对交联成网站结构,有利于渗透过程的进行;而且由于聚阴、聚阳离子均为水溶性的,可以采用一次涂布法成膜;氨基化介孔SiO2能在保持高截盐率的情况下大限度的提高水通量,引入了亲水性氨基能与基膜中的基团发生反应后以化学键牢固地与基膜结合在一起,确保复合膜的稳定性和分离体系的安全性与纯度,延长复合膜的使用寿命。

Description

用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及膜制备技术领域,特别涉及一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜及其制备方法。
背景技术
化工、印染、医药、食品等诸多工业生产中会产生大量高含盐废水,这类废水的排放会对环境造成严重污染。因此,如何处理高盐废水,已成为目前人们研究的热点。当前高含盐废水的处理主要是采用热浓缩工艺,如多效蒸发。该工艺的原理是将高含盐量废水利用热能浓缩后得到浓水和清水。该工艺能耗较大,通常需要在大型浓缩设备中运用。设备复杂,占地面积大,脱盐过程中需要对原料加热至部分汽化,能耗大。同时废水中的盐离子易使设备腐蚀和结垢,降低设备处理效率,增大设备后期维护和保养费用。基于膜分离的渗透汽化膜技术以其固有的能耗低、质量好、污染少、工艺过程简单、操作简便等特点,得到了越来越广泛地应用。
现有技术的缺陷:目前已报道的处理含盐废水的渗透汽化膜有无机分子筛膜、有机膜以及有机/无机复合膜。但无机分子筛膜孔径小、水通量小且亲水性不高,不利于分散,制备成本高且制备工艺复杂;聚乙烯醇等有机膜处理高含盐废水存在水热稳定性不高,聚酰胺复合膜在盐截留率和渗透通量方面有很大提高,但存在能量消耗高,耐污染性和抗结垢性较差的问题。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜及其制备方法,解决了PVA有机膜处理高含盐废水存在水热稳定性不高,盐截留率和通量较低,以及分子筛无机膜水通量小、制备工艺复杂等问题。
本发明采用的技术方案如下:
一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,关键在于:所述PVA基聚离子复合膜由自组装PVA基膜和氨基化介孔SiO2经界面聚合而成;
所述自组装PVA基膜由质量比为1:(0.6-1.3)的聚季铵盐阳离子PVA和聚磺酸基取代阴离子PVA自组装而成。
优选的,所述聚季铵盐阳离子PVA的取代度为2.5-7;所述聚磺酸基取代阴离子PVA的取代度为2.5-4。
优选的,所述聚季铵盐阳离子PVA采用以下方法获得:将质量浓度为5-10mol/L的KOH溶液搅拌滴加至PVA水溶液碱化,再加入(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵,所述(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵、KOH溶液和PVA水溶液的质量体积比为(0.5-5)g:(1-10)ml:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入沉淀剂,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤、干燥,得到所述聚季铵盐阳离子PVA。
优选的,所述聚磺酸基取代阴离子PVA采用以下方法获得:将浓硫酸搅拌滴加至PVA水溶液中,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入沉淀剂,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤至中性、干燥,得到所述聚磺酸基取代阴离子PVA。
优选的,所述沉淀剂为质量分数为95%乙醇。
优选的,氨基化介孔SiO2采用以下方法获得:将质量浓度为2-4.5mol/L的氢氧化钠溶液和无水乙醇投入质量分数为0.005-0.01mol/L的CTAB水溶液中,在60-85℃下剧烈搅拌得到预混液,然后将摩尔比为1:(0.05-0.3)的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌投入预混液中,继续剧烈搅拌反应1-3h,反应结束后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到SiO2前驱体,然后将SiO2前驱体投入体积比为(5-8):1的无水乙醇和浓盐酸的混合溶液中,在水浴65~80℃条件下,回流反应4-7h后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到所述氨基化介孔SiO2
一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜的制备方法,关键在于包括以下步骤:
步骤一、分别制备聚季铵盐阳离子PVA、聚磺酸基取代阴离子PVA和氨基化介孔SiO2
步骤二、将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA和聚磺酸基取代阴离子PVA分别溶解于水,得到PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液,将PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值至中性,室温下静置脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜;
步骤三、将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于均苯三甲酰氯溶液中,经超声分散,得到氨基化介孔SiO2溶胶;
步骤四、将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上得到预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后进行低温热处理,得到PVA基聚离子复合膜。
优选的,所述步骤二具体为:将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA溶解于水得到质量分数为5-10%wt的PVA阳离子溶液,将步骤一制得的聚磺酸基取代阴离子PVA解于水得到质量分数为5-10%wt的PVA阴离子溶液,将质量比为1:(0.6-1.3)的PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值为7,室温下静置24h进行脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜。
优选的,所述步骤三具体为:将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于质量分数为0.2-1%wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,其中氨基化介孔SiO2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为(0.01-0.1)g:100ml,经超声波作用50~100min,超声功率为150W,得到氨基化介孔SiO2溶胶。
优选的,所述步骤四具体为:将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸,调节PH值至8,然后投入间苯二胺配置成质量分数为0.5-5%wt的间苯二胺水溶液,将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上达到饱和形成预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后在100-150℃进行热处理,得到PVA基聚离子复合膜。
有益效果:与现有技术相比,本发明提供的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,自组装PVA基膜的聚阴、聚阳离子由于静电吸引相互靠近,形成强极性的离子对,会对分离体系中极性强的物质有很强的吸附能力,有利于分离极性不同的液体混合物,并且阴阳离子对交联成网站结构,提高了PVA基膜的致密性,并且由于电荷密度较低,形成的网站结构较稀疏,极性分子容易通过,渗透通量大,有利于渗透气化过程的进行;而且由于聚阴、聚阳离子均为水溶性的,混合后不会产生聚离子复合物沉淀,可以采用一次涂布法成膜,易于控制膜的厚度和聚离子复合物反应的程度;氨基化介孔SiO2的介孔SiO2颗粒内外表面含有大量羟基,掺杂到基膜中增加了膜的亲水性,有利于水分子优先通过,能在保持高截盐率的情况下大限度的提高水通量,引入了亲水性氨基能与基膜中的基团发生反应后以化学键牢固地与基膜结合在一起,确保复合膜的稳定性和分离体系的安全性与纯度,延长复合膜的使用寿命;本发明的复合膜会在开始阶段允许一部分亚纳米尺度的水合离子通过,运行一段时间后由于离子的吸附会在介孔SiO2表面形成离子的双电层,可以有效阻止带电离子通过而让电中性的水分子自由通过,在截盐率基本保持不变的情况下,大幅度提高了复合膜的通量。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。
实施例1用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜I的制备
步骤一、聚季铵盐阳离子PVA的制备:将质量浓度为5mol/L的KOH溶液搅拌滴加至PVA水溶液碱化,再加入(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵,所述(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵、KOH溶液和PVA水溶液的质量体积比为0.5g:1ml:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤、干燥,得到取代度为2.5的聚季铵盐阳离子PVA;
聚磺酸基取代阴离子PVA的制备:将浓硫酸搅拌滴加至PVA水溶液中,其中浓硫酸与PVA水溶液的质量体积比为0.2g:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤至中性、干燥,得到取代度为2.5的聚磺酸基取代阴离子PVA;
氨基化介孔SiO2的制备:将质量浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液和无水乙醇投入质量分数为0.005mol/L的CTAB水溶液中,在60-85℃下剧烈搅拌得到预混液,然后将摩尔比为1:0.05的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌投入预混液中,继续剧烈搅拌反应1-3h,反应结束后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到SiO2前驱体,然后将SiO2前驱体投入体积比为5:1的无水乙醇和浓盐酸的混合溶液中,在水浴65~80℃条件下,回流反应4-7h后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到所述氨基化介孔SiO2
步骤二、将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA溶解于水得到质量分数为5%wt的PVA阳离子溶液,将步骤一制得的聚磺酸基取代阴离子PVA解于水得到质量分数为5%wt的PVA阴离子溶液,将质量比为1:0.6的PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值为7,室温下静置24h进行脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜;
步骤三、将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于质量分数为0.2%wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,其中氨基化介孔SiO2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.01g:100ml,经超声波作用50min,超声功率为150W,得到氨基化介孔SiO2溶胶。
步骤四、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸,调节PH值至8,然后投入间苯二胺配置成质量分数为0.5%wt的间苯二胺水溶液,将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上达到饱和形成预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后在100℃进行热处理,得到PVA基聚离子复合膜I。
实施例2用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜II的制备
步骤一、聚季铵盐阳离子PVA的制备:将质量浓度为10mol/L的KOH溶液搅拌滴加至PVA水溶液碱化,再加入(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵,所述(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵、KOH溶液和PVA水溶液的质量体积比为5g:10ml:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤、干燥,得到取代度为7的聚季铵盐阳离子PVA;
聚磺酸基取代阴离子PVA的制备:将浓硫酸搅拌滴加至PVA水溶液中,其中浓硫酸与PVA水溶液的质量体积比为3g:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤至中性、干燥,得到取代度为4的聚磺酸基取代阴离子PVA;
氨基化介孔SiO2的制备:将质量浓度为4.5mol/L的氢氧化钠溶液和无水乙醇投入质量分数为0.01mol/L的CTAB水溶液中,在60-85℃下剧烈搅拌得到预混液,然后将摩尔比为1:0.3的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌投入预混液中,继续剧烈搅拌反应1-3h,反应结束后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到SiO2前驱体,然后将SiO2前驱体投入体积比为8:1的无水乙醇和浓盐酸的混合溶液中,在水浴65~80℃条件下,回流反应4-7h后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到所述氨基化介孔SiO2
步骤二、将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA溶解于水得到质量分数为10%wt的PVA阳离子溶液,将步骤一制得的聚磺酸基取代阴离子PVA解于水得到质量分数为10%wt的PVA阴离子溶液,将质量比为1:1.3的PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值为7,室温下静置24h进行脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜;
步骤三、将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于质量分数为1%wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,其中氨基化介孔SiO2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.07g:100ml,经超声波作用100min,超声功率为150W,得到氨基化介孔SiO2溶胶。
步骤四、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸,调节PH值至8,然后投入间苯二胺配置成质量分数为5%wt的间苯二胺水溶液,将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上达到饱和形成预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后在150℃进行热处理,得到PVA基聚离子复合膜II。
实施例3用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜III的制备
步骤一、聚季铵盐阳离子PVA的制备:将质量浓度为6.5mol/L的KOH溶液搅拌滴加至PVA水溶液碱化,再加入(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵,所述(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵、KOH溶液和PVA水溶液的质量体积比为1.5g:4ml:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤、干燥,得到取代度为3.5的聚季铵盐阳离子PVA;
聚磺酸基取代阴离子PVA的制备:将浓硫酸搅拌滴加至PVA水溶液中,其中浓硫酸与PVA水溶液的质量体积比为1.5g:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入质量分数为95%乙醇,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤至中性、干燥,得到取代度为3.5的聚磺酸基取代阴离子PVA;
氨基化介孔SiO2的制备:将质量浓度为2-4.5mol/L的氢氧化钠溶液和无水乙醇投入质量分数为0.0075mol/L的CTAB水溶液中,在60-85℃下剧烈搅拌得到预混液,然后将摩尔比为1:0.18的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌投入预混液中,继续剧烈搅拌反应1-3h,反应结束后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到SiO2前驱体,然后将SiO2前驱体投入体积比为5.5:1的无水乙醇和浓盐酸的混合溶液中,在水浴65~80℃条件下,回流反应4-7h后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到所述氨基化介孔SiO2
步骤二、将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA溶解于水得到质量分数为7%wt的PVA阳离子溶液,将步骤一制得的聚磺酸基取代阴离子PVA解于水得到质量分数为7%wt的PVA阴离子溶液,将质量比为1:1的PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值为7,室温下静置24h进行脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜;
步骤三、将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于质量分数为0.6%wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,其中氨基化介孔SiO2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为0.1g:100ml,经超声波作用60min,超声功率为150W,得到氨基化介孔SiO2溶胶。
步骤四、将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸,调节PH值至8,然后投入间苯二胺配置成质量分数为0.6%wt的间苯二胺水溶液,将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上达到饱和形成预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后在120℃进行热处理,得到PVA基聚离子复合膜III。
实施例4对比实施例
设备和操作同实施例4,不同的是将纳米SiO2代替氨基化介孔SiO2,其他原料及其用量不变,得到复合膜IV。
实施例5对比实施例
设备和操作同实施例4,不同的是将PVA膜代替自组装PVA基膜,其他原料及其用量不变,得到复合膜V。
对各实施例制备得到复合膜进行性能测试:
a.复合膜的表面性能测试:
利用DSA100型接触角测量仪测量复合膜的水接触角,测试结果如表1所示。
表1复合膜I-V的表面性能测试
复合膜I 复合膜II 复合膜III 复合膜IV 复合膜V
接触角(°) 78 59 42 56 52
从上表中可以看到,本发明制备的复合膜I-III,随着氨基化介孔SiO2颗粒含量的增加,复合膜的水接触角不断减小,从而提高了复合膜的亲水性,而复合膜III与复合膜IV相比,氨基化介孔SiO2掺杂改性的复合膜比纯纳米SiO2掺杂改性的复合膜具有更高的亲水性,复合膜III与复合膜V相比,以自组装PVA基膜为支撑的复合膜比以纯PVA基膜为支撑的复合膜具有更小的水接触角,亲水性更强。
b.复合膜的渗透截留性能测试:
以2×10-3g/ml的NaCl溶液作为原料液,使用PMI反渗透膜性能评价仪在1.6MPa的压力下对所制备的复合膜进行渗透通量F和截盐率R(%)测试,测试结果如表2所示;
渗透通量F(L·m2·h-1):表征膜的透过性能,测定一定时间t(h)内通过有效膜面积S(m2)的NaCl渗透液的体积V(L),然后通过公式(1)来计算;
截盐率R(%):表征膜截留溶质的能力,利用一定温度下溶质的质量百分数与电导率成正比的关系,分别测量原料液和透过液的电导值,然后通过公式(2)来计算。
表2复合膜I-V的渗透截留性能测试
从上表中可以看出,本发明制备的复合膜I-III,随着氨基化介孔SiO2颗粒含量的增加,复合膜的截盐率变化不大,均达到94%以上,而复合膜的渗透通量却得到显著提高,复合膜III与复合膜V和IV相比,在保持截盐率基本不变的情况下,渗透通量提高10-30%。
最后需要说明,上述描述仅为本发明的优选实施例,本领域的技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于:所述PVA基聚离子复合膜由自组装PVA基膜和氨基化介孔SiO2经界面聚合而成;
所述自组装PVA基膜由质量比为1:(0.6-1.3)的聚季铵盐阳离子PVA和聚磺酸基取代阴离子PVA自组装而成。
2.根据权利要求1所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于:所述聚季铵盐阳离子PVA的取代度为2.5-7;所述聚磺酸基取代阴离子PVA的取代度为2.5-4。
3.根据权利要求1或2所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于所述聚季铵盐阳离子PVA采用以下方法获得:将质量浓度为5-10mol/L的KOH溶液搅拌滴加至PVA水溶液碱化,再加入(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵,所述(3-氯-2-羟甲基)三甲基氯化铵、KOH溶液和PVA水溶液的质量体积比为(0.5-5)g:(1-10)ml:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入沉淀剂,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤、干燥,得到所述聚季铵盐阳离子PVA。
4.根据权利要求3所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于所述聚磺酸基取代阴离子PVA采用以下方法获得:将浓硫酸搅拌滴加至PVA水溶液中,其中浓硫酸与PVA水溶液的质量体积比为(0.2-3)g:100ml,在60-85℃下搅拌反应1-3h,反应结束后,加入沉淀剂,分离出沉淀物,将沉淀物分离、洗涤至中性、干燥,得到所述聚磺酸基取代阴离子PVA。
5.根据权利要求4所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于:所述沉淀剂为质量分数为95%乙醇。
6.根据权利要求1、2或5任一项所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜,其特征在于氨基化介孔SiO2采用以下方法获得:将质量浓度为2-4.5mol/L的氢氧化钠溶液和无水乙醇投入质量分数为0.005-0.01mol/L的CTAB水溶液中,在60-85℃下剧烈搅拌得到预混液,然后将摩尔比为1:(0.05-0.3)的正硅酸四乙酯和3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌投入预混液中,继续剧烈搅拌反应1-3h,反应结束后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到SiO2前驱体,然后将SiO2前驱体投入体积比为(5-8):1的无水乙醇和浓盐酸的混合溶液中,在水浴65~80℃条件下,回流反应4-7h后,将反应物过滤分离、洗涤、真空干燥得到所述氨基化介孔SiO2
7.一种权利要求1-6任一项所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、分别制备聚季铵盐阳离子PVA、聚磺酸基取代阴离子PVA和氨基化介孔SiO2
步骤二、将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA和聚磺酸基取代阴离子PVA分别溶解于水,得到PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液,将PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值至中性,室温下静置脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜;
步骤三、将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于均苯三甲酰氯溶液中,经超声分散,得到氨基化介孔SiO2溶胶;
步骤四、将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上得到预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后进行低温热处理,得到PVA基聚离子复合膜。
8.根据权利要求7所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜的制备方法,其特征在于所述步骤二具体为:将步骤一制得的聚季铵盐阳离子PVA溶解于水得到质量分数为5-10%wt的PVA阳离子溶液,将步骤一制得的聚磺酸基取代阴离子PVA解于水得到质量分数为5-10%wt的PVA阴离子溶液,将质量比为1:(0.6-1.3)的PVA阳离子溶液和PVA阴离子溶液混合,搅拌均匀,调节PH值为7,室温下静置24h进行脱泡处理,得到PVA基铸膜液,将铸膜液在聚四氟乙烯板上刮膜,风干,得到自组装PVA基膜。
9.根据权利要求7所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜的制备方法,其特征在于所述步骤三具体为:将步骤一制得的氨基化介孔SiO2置于质量分数为0.2-1%wt的均苯三甲酰氯的正己烷溶液中,其中氨基化介孔SiO2和均苯三甲酰氯的正己烷溶液的质量体积比为(0.01-0.1)g:100ml,经超声波作用50~100min,超声功率为150W,得到氨基化介孔SiO2溶胶。
10.根据权利要求7所述的用于工业浓盐污水处理的PVA基聚离子复合膜的制备方法,其特征在于所述步骤四具体为:将去离子水中加入三乙胺和稀盐酸,调节PH值至8,然后投入间苯二胺配置成质量分数为0.5-5%wt的间苯二胺水溶液,将间苯二胺水溶液均匀涂覆在步骤二制得的自组装PVA基膜上达到饱和形成预聚层,然后将步骤三制得的氨基化介孔SiO2溶胶涂覆在所述预聚层上,进行界面聚合反应,最后在100-150℃进行热处理,得到PVA基聚离子复合膜。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112755810A (zh) * 2020-12-18 2021-05-07 中化(宁波)润沃膜科技有限公司 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270079A (zh) * 2000-06-09 2000-10-18 清华大学 用于渗透汽化的聚电解质膜和聚电解质复合物膜的制备方法
CN1451466A (zh) * 2003-03-20 2003-10-29 清华大学 一种用于渗透汽化的聚电解质膜和聚电解质复合物膜的制备方法
CN103990385A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种新型聚酰胺复合分离膜的制备方法
KR20160038443A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 한국화학연구원 그래핀 옥사이드가 담지된 물-알코올 분리용 고분자 전해질막 및 이의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1270079A (zh) * 2000-06-09 2000-10-18 清华大学 用于渗透汽化的聚电解质膜和聚电解质复合物膜的制备方法
CN1451466A (zh) * 2003-03-20 2003-10-29 清华大学 一种用于渗透汽化的聚电解质膜和聚电解质复合物膜的制备方法
CN1175923C (zh) * 2003-03-20 2004-11-17 清华大学 一种用于渗透汽化的聚电解质复合物膜的制备方法
CN103990385A (zh) * 2014-05-20 2014-08-20 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种新型聚酰胺复合分离膜的制备方法
KR20160038443A (ko) * 2014-09-30 2016-04-07 한국화학연구원 그래핀 옥사이드가 담지된 물-알코올 분리용 고분자 전해질막 및 이의 제조 방법

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALI TOUTIANOUSH 等: "Pervaporation separation of alcohol/water mixtures using self-assembled polyelectrolyte multilayer membranes of high charge density", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING C》 *
BENHUI SUN等: "Poly(Vinyl Alcohol)‐Based Polyelectrolyte Pervaporation Membranes", 《ANNALS OF THE NEW YORK ACADEMY OF SCIENCES》 *
孟平蕊等: "季铵盐烷基醚化阳离子聚乙烯醇制备及性能", 《化工学报》 *
荣凤玲: "自组装PVA基聚离子复合物渗透汽化膜材料的研究", 《中国学位论文全文数据库》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112755810A (zh) * 2020-12-18 2021-05-07 中化(宁波)润沃膜科技有限公司 一种荷正电复合纳滤膜及其制备方法

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