CN110180406A - 一种高水通量、高抗污环保水处理膜 - Google Patents

一种高水通量、高抗污环保水处理膜 Download PDF

Info

Publication number
CN110180406A
CN110180406A CN201910519115.4A CN201910519115A CN110180406A CN 110180406 A CN110180406 A CN 110180406A CN 201910519115 A CN201910519115 A CN 201910519115A CN 110180406 A CN110180406 A CN 110180406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
quality
process film
arm
hydrophily
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910519115.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110180406B (zh
Inventor
陈一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Xinlian Zhitong Industrial Co., Ltd
Hunan University of Technology
Original Assignee
Hunan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Technology filed Critical Hunan University of Technology
Priority to CN201910519115.4A priority Critical patent/CN110180406B/zh
Publication of CN110180406A publication Critical patent/CN110180406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110180406B publication Critical patent/CN110180406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/12—Adsorbents being present on the surface of the membranes or in the pores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/36—Hydrophilic membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/38—Hydrophobic membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明属于水处理膜技术领域，特别涉及一种3层复合的生物质基凝胶水处理膜材料，膜主要由生物质材料构成，依次包括底层的高强度凝胶底膜、中间层的亲水性处理膜、表层的疏水性处理膜，3层膜之间的亲水性依次下降。该复合膜通过三相体系依次制备、工艺简单。膜具有环保、高水通量、高抗污的特性，且对于有机染料有非常好的吸收效率。

Description

一种高水通量、高抗污环保水处理膜
技术领域
本发明属于水处理膜技术领域，特别涉及一种环保的，具有优良力学性能、高水通量、高抗污性且对有机染料吸收有优良效果的的生物质基凝胶水处理膜材料。
背景技术
膜法处理废水是一项新技术。长期以来，水处理膜根据膜的孔分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、主动运输、电渗析等。可制备水处理膜的物质有纤维素及其衍生品、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺等，这些材料大多都是疏水性的，膜的疏水表面缺少分离过程所需的官能团。最近研究中兴起的一种以生物质为水处理膜的技术，生物质材料来源广泛，和很多污染物具有较强的相互作用力，且自身环保、可降解无污染，但生物质作为膜材料强度低，亲水性强容易在遇水后性能快速降低。所以，将生物质交联制备得到凝胶材料，将固化膜的性能保证其使用过程中的稳定性。但新的问题仍然存在，首先，生物质凝胶膜水因其亲水性导致水通量往往较低，处理能力有限，且抗污性较差；其次，生物质膜的官能团仍需要丰富，膜与不同污染物的结合能力也需提高。再次，生物质膜往往具有不佳的机械性能，容易导致膜在应用时破裂。本发明针对以上提出的问题，开发了一种具有良好性能的生物质复合水处理膜材料。
发明内容
本发明致力于克服生物质基凝胶水处理膜机械性能差、水通量低、抗污性差、对污染物吸收效果差的问题，提供一种生物质复合水处理膜。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高水通量、高抗污环保水处理膜，由3层生物质基凝胶膜构成，依次包括底层的高强度凝胶底膜、中间的亲水性处理膜层和表层的疏水性处理膜层。
进一步，所述水处理膜通过多相体系制备，依次的，在底层的高强度凝胶底膜上加入上层油相，亲水性处理膜在高强度凝胶底膜和上层油相的界面之间聚合而成，疏水性处理膜在亲水性处理膜和上层油相的界面之间聚合而成，三层膜通过聚合过程粘合为一体。
进一步，所述高强度凝胶基底层为以海藻酸钠为基体，以八臂氨盐笼状倍半硅氧烷为交联剂，以尿素为致孔剂制备而得，其中，八臂氨盐笼状倍半硅氧烷的用量为海藻酸钠质量的5-20%之间，尿素的用量为海藻酸钠质量的8-16%之间。
进一步，高强度凝胶基底层厚度介于1-4mm之间，其具有多孔结构，孔径介于100-500微米之间。
进一步，所述八臂氨盐笼状倍半硅氧烷(Oa-POSS)为POSS的改性产物。此POSS单体因为有大量氨盐基的存在，使得单体具有良好的水溶性。其结构式如下：
其中，Oa-POSS角落的八个氨盐基容易解离，形成正离子，在和海藻酸钠混合后起到和钙离子一样交联剂的作用，通过离子交换可连接海藻酸钠，从而形成凝胶。同时，POSS粒子的主体笼状Si-O结构存在疏水性，其在凝胶中聚集形成纳米-微米级别的微孔，微孔的存在有利于水通量的提高。POSS的存在起到了应力分散点的作用，也有效的提高了膜的强度。
进一步，所述亲水性处理膜为以羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛为主要原料，在水相中合成制备而得；
其中，醋酸纤维素的质量为羧甲基壳聚糖质量的12-24%，八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷的质量为羧甲基壳聚糖质量的2.4-4.2%，聚己二醇为羧甲基壳聚糖质量的2.4-4.2%，羟基化石墨烯的质量为羧甲基壳聚糖质量的0.84- 1.24%，戊二醛的质量为羧甲基壳聚糖质量的3.2-6.3%。
进一步，所述亲水性处理膜的厚度介于400-800微米之间，孔径介于100-500微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的30-60%之间。
进一步，所述醋酸纤维素为二醋酸纤维素或三醋酸纤维素。
进一步，所述羟基化石墨烯可采用市售产品，也可采用CN201710091837.5公开的专利方法进行制备，羟基化石墨烯可与聚乙二醇结合促进分散，同时石墨烯的引入可提高膜对于污染物的截留。
进一步，所述戊二醛可与羧甲基壳聚糖的N基团反应从而实现交联。
进一步，所述八臂聚乙二醇笼状倍半硅氧烷粒子（POSS-PEG）为POSS的改性产物。此POSS单体因为有大量聚乙二醇（PEG）的存在，使得单体具有良好的水溶性。其结构式如下：
同时，由于端基PEG的存在，有利于其与配方中的聚乙二醇的结合，有利于均匀致孔。POSS粒子由于其疏水性存在，同样有利于膜中的致孔效果，且POSS作为应力分散点，有利于膜力学性能的提升。
进一步，所述聚己二醇的分子量介于500-3000之间。
进一步，所述疏水性处理膜为以甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈为主要原料，以丙酮-四氢呋喃复合溶液为溶剂合成制备而得；其中，八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的5.5-10.5%，四甲氧基硅烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的32-50%，引发剂偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的1-3%。
进一步，所述丙酮-四氢呋喃复合溶液中丙酮和四氢呋喃的比例为7：3。
进一步，所述疏水性处理膜的厚度介于500-1000微米之间，孔径介于200-600微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的25-50%之间。
进一步，所述甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖具有双键结构，可实现在油溶性引发剂下以八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷为交联剂的交联。
进一步，所述四甲氧基硅烷在膜中存在，但在取出前不反应，在膜从油相中采用后采用具有一定酸性的水溶液浸泡可水解形成二氧化硅骨架结构，从而大幅提高膜强度，同时有利于制孔。
进一步，所述八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷（Ov-POSS）为POSS的改性产物。此POSS单体在角落中有8个乙烯基的存在可发生交联反应，其分子式如下：
进一步，POSS粒子由于其疏水性存在，同样有利于膜中的致孔效果，且POSS作为应力分散点，有利于膜力学性能的提升。
进一步，所述复合膜的制备方式如下：
（1）在一定浓度海藻酸钠水溶液中加入八臂氨盐笼状倍半硅氧烷水溶液，快速搅拌均匀后得到预反应溶液，于20℃下放置1小时后置入-40℃环境下静置12-24小时，后取出于20℃下放置6小时后得到高强度凝胶基底层产物，预反应溶液中海藻酸钠的质量浓度介于4-8%之间；（2）在容器中置入高强度凝胶基底层，在其上加入油类作为上层油相，油相的厚度大于20cm；（3）将溶有羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛的水溶液滴入油相中，在凝胶块表层形成铺展膜，平衡后静置6-12h形成亲水性处理膜；其中，羧甲基壳聚糖在水溶液中的质量分数介于5-10%之间；（4）将溶有甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈的丙酮-四氢呋喃混合溶剂滴入油相中，接触亲水处理膜并并在亲水处理膜上实现铺展，混合溶剂中丙酮和四氢呋喃的质量比为7:3；甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖在溶液中的质量分数介于8-16%之间；（5）将制备的三层复合膜取出并放置于pH=4-5的酸性水溶液中浸泡3小时，取出后于-60℃下速冷2小时，后抽真空得到冻干膜，将冻干膜于20℃纯水中浸泡6h后于50℃下干燥6h，循环此20℃浸泡-50℃干燥过程3次后得到最终产品。
进一步，所述油相为低极性的硅油、植物油、矿物油中的一种，油的粘度介于100-1000cSt之间。
进一步，所述疏水性处理膜仅亲水性较差，呈现一定的疏水特性，并非完全疏水，尤其是疏水性处理膜的上表面由于接触低极性油相聚合，表现出较强疏水性。
进一步，所述高水通量、高抗污环保水处理膜制备的有益效果为：（1）高强度的基底和具有一定强度的处理层配合，使得复合膜本身的强度可以满足使用的需要；（2）在三层中均采用了不同POSS为交联剂或添加剂，在增加强度的同时满足了均匀的制孔效果；（3）采用了丰富的生物质原料，拥有丰富的官能团，配合石墨烯等物质实现了良好的污染物吸附效果；（4）膜制备针对采用一次性同一体系中的反应，而这需要搭配不同层预聚液的亲水性，以实现加入一层在上一层表面的铺展。（5）膜由具有一定亲水性，合适的膜孔结构具有优异的抗污性，不易被堵塞污染。
进一步，本发明所述高水通量、高抗污环保水处理膜可适用于盐类、金属离子如硼、镉、铅等的吸收，更优的，适合有机染料尤其是阳离子染料的吸收。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的示例性实施方法。但这些实施方法仅为示范性目的，而本发明不限于此。
实施例 1
一种高水通量、高抗污环保水处理膜，由3层生物质基凝胶膜构成，依次包括底层的高强度凝胶底膜、中间的亲水性处理膜层和表层的疏水性处理膜层；
所述水处理膜通过多相体系制备，依次的，在底层的高强度凝胶底膜上加入上层油相，亲水性处理膜在高强度凝胶底膜和上层油相的界面之间聚合而成，疏水性处理膜在亲水性处理膜和上层油相的界面之间聚合而成，三层膜通过聚合过程粘合为一体。
所述高强度凝胶基底层为以海藻酸钠为基体，以八臂氨盐笼状倍半硅氧烷为交联剂，以尿素为致孔剂制备而得，其中，所述八臂氨盐笼状倍半硅氧烷的用量为海藻酸钠质量的10.5%，尿素的用量为海藻酸钠质量的12.5%；膜的厚度为1.2mm，凝胶具有多孔结构，孔径介于200-500微米之间。
所述亲水性处理膜为以羧甲基壳聚糖、二醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛为主要原料，在水相中合成制备而得，其中，二醋酸纤维素的质量为羧甲基壳聚糖质量的18.6%，八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷的质量为羧甲基壳聚糖质量的3.6%，聚己二醇为羧甲基壳聚糖质量的3.4%，羟基化石墨烯的质量为羧甲基壳聚糖质量的0.95%，戊二醛的质量为羧甲基壳聚糖质量的5.4%。
所述亲水性处理膜的厚度为650微米，孔径介于200-400微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的35-50%之间。
所述聚己二醇的分子量为1500。
所述疏水性处理膜为以甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈为主要原料，以丙酮-四氢呋喃复合溶液为溶剂合成制备而得；其中，八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的8.2%，四甲氧基硅烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的42.6%，引发剂偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的1.5%。
所述丙酮-四氢呋喃复合溶液中丙酮和四氢呋喃的比例为7：3。
所述疏水性处理膜的厚度为800微米，孔径介于200-500微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的30-45%之间。
所述复合膜的制备方式如下：
（1）在一定浓度海藻酸钠水溶液中加入八臂氨盐笼状倍半硅氧烷水溶液，快速搅拌均匀后得到预反应溶液，于20℃下放置1小时后置入-40℃环境下放置18小时，后取出于20℃下放置6小时后得到高强度凝胶基底层产物，预反应溶液中海藻酸钠的质量浓度为6.5%；（2）在容器中置入高强度凝胶基底层，在其上加入500cSt硅油作为上层油相，油相的厚度为25cm；（3）将溶有羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛的水溶液滴入油相中，在凝胶块表层形成铺展膜，平衡后静置8h形成亲水性处理膜；其中，羧甲基壳聚糖在水溶液中的质量分数为6.5%；（4）将溶有甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈的丙酮-四氢呋喃混合溶剂滴入油相中，接触亲水膜并在亲水处理膜上实现铺展，其中丙酮和四氢呋喃的质量比为7:3；甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖在溶液中的质量分数为10.5%；（5）将制备的三层复合膜取出并放置于pH=4.5的酸性水溶液中浸泡3小时，取出后于-60℃下速冷2小时，后抽真空得到冻干膜，将冻干膜于20℃纯水中浸泡6h后于50℃下干燥6h，循环此20℃浸泡-50℃干燥过程3次后得到最终产品。
使用该水处理膜在25℃，0.2MPa下进行1小时进行水通量测试，在25℃、1Mpa下，对起始浓度为500mg/L的阳离子染料桃红FG水溶液和500mg/L的罗丹明水溶液进行截留测试，连续运行24h，水通量，对于桃红FG和罗丹明的截留量如表1所示。
实施例 2
一种高水通量、高抗污环保水处理膜，由3层生物质基凝胶膜构成，依次包括底层的高强度凝胶底膜、中间的亲水性处理膜层和表层的疏水性处理膜层；
所述水处理膜通过多相体系制备，依次的，在底层的高强度凝胶底膜上加入上层油相，亲水性处理膜在高强度凝胶底膜和上层油相的界面之间聚合而成，疏水性处理膜在亲水性处理膜和上层油相的界面之间聚合而成，三层膜通过聚合过程粘合为一体。
所述高强度凝胶基底层为以海藻酸钠为基体，以八臂氨盐笼状倍半硅氧烷为交联剂，以尿素为致孔剂制备而得，其中，所述八臂氨盐笼状倍半硅氧烷的用量为海藻酸钠质量的12.4%，尿素的用量为海藻酸钠质量的10.3%；膜的厚度为1.5mm，凝胶具有多孔结构，孔径介于100-400微米之间。
所述亲水性处理膜为以羧甲基壳聚糖、三醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛为主要原料，在水相中合成制备而得，其中，三醋酸纤维素的质量为羧甲基壳聚糖质量的15.8%，八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷的质量为羧甲基壳聚糖质量的3.2%，聚己二醇为羧甲基壳聚糖质量的3.8%，羟基化石墨烯的质量为羧甲基壳聚糖质量的1.05%，戊二醛的质量为羧甲基壳聚糖质量的4.8%。
所述亲水性处理膜的厚度为600微米，孔径介于200-500微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的35-55%之间。
所述聚己二醇的分子量为1200。
所述疏水性处理膜为以甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈为主要原料，以丙酮-四氢呋喃复合溶液为溶剂合成制备而得；其中，八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的9.1%，四甲氧基硅烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的38.4%，引发剂偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的2.0%。
所述丙酮-四氢呋喃复合溶液中丙酮和四氢呋喃的比例为7：3。
所述疏水性处理膜的厚度为900微米，孔径介于300-550微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的30-50%之间。
所述复合膜的制备方式如下：
（1）在一定浓度海藻酸钠水溶液中加入八臂氨盐笼状倍半硅氧烷水溶液，快速搅拌均匀后得到预反应溶液，于20℃下放置1小时后置入-40℃环境下放置18小时，后取出于20℃下放置6小时后得到高强度凝胶基底层产物，预反应溶液中海藻酸钠的质量浓度为7.2%；（2）在容器中置入高强度凝胶基底层，在其上加入600cSt硅油作为上层油相，油相的厚度为30cm；（3）将溶有羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛的水溶液滴入油相中，在凝胶块表层形成铺展膜，平衡后静置8h形成亲水性处理膜；其中，羧甲基壳聚糖在水溶液中的质量分数为8.1%；（4）将溶有甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈的丙酮-四氢呋喃混合溶剂滴入去离子水中，接触亲水处理膜表面并在亲水处理膜上实现铺展，其中丙酮和四氢呋喃的质量比为7:3；甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖在溶液中的质量分数为12.4%；（5）将制备的三层复合膜取出并放置于pH=4.5的酸性水溶液中浸泡3小时，取出后于-60℃下速冷2小时，后抽真空得到冻干膜，将冻干膜于20℃纯水中浸泡6h后于50℃下干燥6h，循环此20℃浸泡-50℃干燥过程3次后得到最终产品。
使用该水处理膜在25℃，0.2MPa下进行1小时进行水通量测试，在25℃、1Mpa下，对起始浓度为500mg/L的阳离子染料桃红FG水溶液和500mg/L的罗丹明水溶液进行截留测试，连续运行24h，水通量，对于桃红FG和罗丹明的截留量如表1所示。
表1：实施例1、2中制备水处理膜的水通量、对于桃红FG、铅离子的截留量

Claims (6)

1.一种高水通量、高抗污环保水处理膜，由3层生物质基凝胶膜构成，依次包括底层的高强度凝胶底膜、中间的亲水性处理膜层和表层的疏水性处理膜层；
其特征在于：所述水处理膜通过多相体系制备，依次的，在底层的高强度凝胶底膜上加入上层油相，亲水性处理膜在高强度凝胶底膜和上层油相的界面之间聚合而成，疏水性处理膜在亲水性处理膜和上层油相的界面之间聚合而成，三层膜通过聚合过程粘合为一体。
2.如权利要求1所述一种高水通量、高抗污环保水处理膜，其特征在于：所述高强度凝胶基底层为以海藻酸钠为基体，以八臂氨盐笼状倍半硅氧烷为交联剂，以尿素为致孔剂制备而得，其中，八臂氨盐笼状倍半硅氧烷的用量为海藻酸钠质量的5-20%之间，尿素的用量为海藻酸钠质量的8-16%之间；
其特征还在于：高强度凝胶基底层厚度介于1-4mm之间，其具有多孔结构，孔径介于100-500微米之间。
3.如权利要求1所述一种高水通量、高抗污环保水处理膜，其特征在于：所述亲水性处理膜为以羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛为原料，在水相中合成制备而得；其中，醋酸纤维素的质量为羧甲基壳聚糖质量的12-24%，八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷的质量为羧甲基壳聚糖质量的2.4-4.2%，聚己二醇为羧甲基壳聚糖质量的2.4-4.2%，羟基化石墨烯的质量为羧甲基壳聚糖质量的0.84-1.24%，戊二醛的质量为羧甲基壳聚糖质量的3.2-6.3%；
其特征还在于：所述亲水性处理膜的厚度介于400-800微米之间，孔径介于100-500微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的30-60%之间。
4.如权利要求1所述一种高水通量、高抗污环保水处理膜，其特征在于：所述疏水性处理膜为以甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、引发剂偶氮二异丁腈为主要原料，以丙酮-四氢呋喃复合溶液为溶剂合成制备而得；其中，八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的5.5-10.5%，四甲氧基硅烷的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的32-50%，引发剂偶氮二异丁腈的质量为甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖质量的1-3%；
其特征还在于：所述疏水性处理膜的厚度介于500-1000微米之间，孔径介于200-600微米之间，膜横截面的孔面积介于膜面积的25-50%之间。
5.如权利要求1所述一种高水通量、高抗污环保水处理膜，其特征在于：所述复合膜的制备方式如下：
（1）在一定浓度海藻酸钠水溶液中加入八臂氨盐笼状倍半硅氧烷水溶液，快速搅拌均匀后得到预反应溶液，于20℃下放置1小时后置入-40℃环境下静置12-24小时，后取出于20℃下放置6小时后得到高强度凝胶基底层产物，预反应溶液中海藻酸钠的质量浓度介于4-8%之间；（2）在容器中置入高强度凝胶基底层，在其上加入油类作为上层油相，油相的厚度大于20cm；（3）将溶有羧甲基壳聚糖、醋酸纤维素、八臂聚乙二醇基笼状倍半硅氧烷、聚己二醇、羟基化石墨烯、戊二醛的水溶液滴入油相中，在凝胶块表层形成铺展膜，平衡后静置6-12h形成亲水性处理膜；其中，羧甲基壳聚糖在水溶液中的质量分数介于5-10%之间；（4）将溶有甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖、八臂乙烯基笼状倍半硅氧烷、四甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈的丙酮-四氢呋喃混合溶剂滴入油相中，接触亲水处理膜并在亲水处理膜上实现铺展，混合溶剂中丙酮和四氢呋喃的质量比为7:3；甲基丙烯酸酯接枝壳聚糖在溶液中的质量分数介于8-16%之间；（5）将制备的三层复合膜取出并放置于pH=4-5的酸性水溶液中浸泡3小时，取出后于-60℃下速冷2小时，后抽真空得到冻干膜，将冻干膜于20℃纯水中浸泡6h后于50℃下干燥6h，循环此20℃浸泡-50℃干燥过程3次后得到最终产品。
6.如权利要求1所述一种高水通量、高抗污环保水处理膜，其特征在于：所述油相为低极性的硅油、植物油、矿物油中的一种，油的粘度介于100-1000cSt之间。
CN201910519115.4A 2019-06-17 2019-06-17 一种高水通量、高抗污环保水处理膜 Active CN110180406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910519115.4A CN110180406B (zh) 2019-06-17 2019-06-17 一种高水通量、高抗污环保水处理膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910519115.4A CN110180406B (zh) 2019-06-17 2019-06-17 一种高水通量、高抗污环保水处理膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110180406A true CN110180406A (zh) 2019-08-30
CN110180406B CN110180406B (zh) 2022-01-07

Family

ID=67721959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910519115.4A Active CN110180406B (zh) 2019-06-17 2019-06-17 一种高水通量、高抗污环保水处理膜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110180406B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893710A (zh) * 2021-11-16 2022-01-07 无锡恩捷新材料科技有限公司 一种高通量聚乙烯水处理膜及其制备方法
WO2022038344A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 The University Of Manchester Membranes

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391537A (zh) * 2011-07-15 2012-03-28 厦门大学 一种多层水凝胶及其制备方法与应用
CN103446897A (zh) * 2013-09-13 2013-12-18 天津工业大学 一种过滤用化学和离子交联海藻酸盐水凝胶平板膜及其制备方法
US20140116944A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Ut-Battelle, Llc Super-surface selective nanomembranes providing simultaneous high permeation flux and high selectivity
CN104943306A (zh) * 2015-06-23 2015-09-30 湖南工业大学 一种高强度多层共挤生物质复合包装膜
CN106110904A (zh) * 2016-07-14 2016-11-16 上海健水环保科技有限公司 一种沐浴专用复合膜
CN106283386A (zh) * 2016-10-24 2017-01-04 天津工业大学 一种纳米纤维复合凝胶超滤膜及其制备方法
CN106739363A (zh) * 2016-05-05 2017-05-31 林小锋 一种多层复合结构的薄膜复合膜及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102391537A (zh) * 2011-07-15 2012-03-28 厦门大学 一种多层水凝胶及其制备方法与应用
US20140116944A1 (en) * 2012-11-01 2014-05-01 Ut-Battelle, Llc Super-surface selective nanomembranes providing simultaneous high permeation flux and high selectivity
CN103446897A (zh) * 2013-09-13 2013-12-18 天津工业大学 一种过滤用化学和离子交联海藻酸盐水凝胶平板膜及其制备方法
CN104943306A (zh) * 2015-06-23 2015-09-30 湖南工业大学 一种高强度多层共挤生物质复合包装膜
CN106739363A (zh) * 2016-05-05 2017-05-31 林小锋 一种多层复合结构的薄膜复合膜及其制备方法
CN106110904A (zh) * 2016-07-14 2016-11-16 上海健水环保科技有限公司 一种沐浴专用复合膜
CN106283386A (zh) * 2016-10-24 2017-01-04 天津工业大学 一种纳米纤维复合凝胶超滤膜及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PENGCHAO ZHANG ET AL.,: "《Superspreading on Immersed Gel Surfaces for the Confined Synthesis》", 《ANGEWANDTE INTERNATIONAL EDITION CHEMIE》 *
WANG MANRU ET AL.,: "《Nanocomposite membranes based on alginate matrix and high loading of pegylated POSS for pervaporation dehydration》", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022038344A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-24 The University Of Manchester Membranes
CN113893710A (zh) * 2021-11-16 2022-01-07 无锡恩捷新材料科技有限公司 一种高通量聚乙烯水处理膜及其制备方法
CN113893710B (zh) * 2021-11-16 2024-04-12 无锡恩捷新材料科技有限公司 一种高通量聚乙烯水处理膜及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110180406B (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103446897B (zh) 一种过滤用化学和离子交联海藻酸盐水凝胶平板膜及其制备方法
CN106853296A (zh) 一种油水分离型海藻酸钠/氧化石墨烯复合气凝胶及其制备方法
CN111004411B (zh) 一种用于选择性分离四环素的生物质基分子印迹复合膜的制备方法
CN110180407A (zh) 一种多层复合生物质水处理膜
CN100363482C (zh) 利用亲水/疏水复合膜中的微结构固定化脂肪酶的方法
CN105642246A (zh) 氧化石墨烯/壳聚糖多孔复合微球及其制备方法和应用
CN105214511A (zh) 一种纳米银/石墨烯/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法
CN104231166A (zh) 一种仿生青蒿素分子印迹复合膜的制备方法
CN109012220A (zh) 一种新型二维材料/海藻酸钠渗透汽化膜的制备
CN110180406A (zh) 一种高水通量、高抗污环保水处理膜
CN103816811A (zh) 一种有机正渗透膜的制备方法
CN103709434A (zh) 一种青蒿素分子印迹膜的制备方法及其应用
CN107723284A (zh) 一种原位制备纳米酶膜的方法
CN104001480A (zh) 一种球形水处理剂的制备方法
Xing et al. Biomass-based synthesis of green and biodegradable molecularly imprinted membranes for selective recognition and separation of tetracycline
CN109627765A (zh) 一种可生物降解型复合水凝胶及其制备方法和应用
CN103657433A (zh) 正渗透有机-无机复合膜及其制备方法
CN113522038B (zh) 一种用于去除水中污染物的复合膜制备方法及应用
CN101966433A (zh) 一种超滤膜的亲水改性方法
CN115178106B (zh) 一种氧化石墨烯基复合纳滤膜的制备方法
CN110180405A (zh) 一种高性能环保水处理用复合膜
CN105771698A (zh) 一种用于烯烃/烷烃分离的稳定促进传递膜及其制备方法
CN202666708U (zh) 一种超滤膜
CN103480280B (zh) 一种抗污染中空纤维膜及其制备方法
CN104004218A (zh) 一种青蒿素分子印迹膜的制备方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Chen Yi

Inventor after: Zeng Xiaobin

Inventor after: Cui Jianming

Inventor before: Chen Yi

CB03 Change of inventor or designer information
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220712

Address after: 412000 Taishan Road, Tianyuan District, Zhuzhou, Hunan Province, No. 88

Patentee after: HUNAN University OF TECHNOLOGY

Patentee after: Guangzhou Xinlian Zhitong Industrial Co., Ltd

Address before: 412000 Taishan Road, Tianyuan District, Zhuzhou, Hunan Province, No. 88

Patentee before: HUNAN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right