CN110548422A - 一种耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用，所述超滤膜由常规铸膜液制备得到，将超滤膜分别通过乙二胺四氢呋喃溶液改性和尼龙6有机溶液改性，利用乙二胺对超滤膜的膜孔内表面进行接枝改性，尼龙6对超滤膜的表面进行接枝改性，达到增强超滤膜的表面耐溶剂性能，本发明的制备方法简单，所制备的超滤膜具有良好的耐溶剂性能，可以应用于工业污水处理。

Description

一种耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其涉及一种耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用。
背景技术
超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，利用膜孔径对大分子和小分子物质进行分离，因此超滤膜常用于污水的净化处理应用中。
常见的生活污水中存在的污染物多为有机高分子污染物以及部分细菌等，常规超滤膜的性能足以对这些污染物进行分离处理，然而在工业污水处理邻域，污水中存在大量的混溶溶剂，超滤膜材料本身为有机材料，因此工业污水会对超滤膜本体产生一定的侵蚀作用，久而久之，膜孔会扩大、膜厚度变薄，从而失去了超滤膜的基本性能，这就导致超滤膜难以在工业污水领域长期使用，即使能够使用，其维护成本也极高。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、混合铸膜液原料，搅拌溶解，脱泡后得到铸膜液；
步骤二、采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜，刮膜厚度为100-400μm，刮膜后在常温常压下干燥1-2min，干燥后浸没在凝胶浴中进行相转化，得到超滤膜；
步骤三、将步骤二制得的超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性1-2h，去除干燥后得到第一次改性超滤膜；
步骤四、将步骤三所得的第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性1-2h，取出干燥后得到耐有机溶剂的超滤膜。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述铸膜液原料按质量份数计，包括：
聚合物 10-20份
溶剂 60-80份
致孔剂 5-10份。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述聚合物为聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜中的一种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述凝胶浴为去离子水或乙醇或去离子水和乙醇的混合溶液。
更进一步优选的，所述膜孔改性溶液按质量份数计，包括如下原料：
乙二胺 5-15份
四氢呋喃 40-50份。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述膜孔改性溶液的制备方法包括：将乙二胺与四氢呋喃混合均匀，降温至0-10℃，得到膜孔改性溶液。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述耐溶剂改性溶液按质量份数计，包括如下原料：
尼龙6 20-30份
有机溶剂 60-70份
无机盐 3-5份
其中有机溶剂为甲醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇中的一种，无机盐为碳酸钙、碳酸镁、碳酸铵、氯化铵、氯化镁中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述耐溶剂改性溶液的制备方法包括：
步骤一、将无机盐加入到有机溶剂中，加热至60-100℃，保温搅拌10-30min，得到混合溶液；
步骤二、将尼龙6加入到步骤一制得的混合溶液中，保持温度为60-100℃，搅拌10-30min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液。
本发明还提供一种由上述制备方法制备的耐有机溶剂的超滤膜。
在以上技术方案的基础上，优选的，本发明的耐有机溶剂的超滤膜用于含有机溶剂的污水处理。
本发明的耐有机溶剂的超滤膜及其制备方法和应用相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法简单，采用小分子乙二胺作为改性接枝原料，可以进入超滤膜的膜孔中对膜孔表面进行接枝改性，防止溶剂进入膜孔中，对膜孔的表面产生侵蚀，影响孔径，从而降低超滤膜自身的性能，采用尼龙6对超滤膜的表面进行接枝改性，可以增强超滤膜表面的耐溶剂性能，增加在溶剂中的使用寿命，且尼龙6不会进入膜孔内，影响膜的通量；
(2)本发明的耐有机溶剂的超滤膜具有良好的有机溶剂的耐受性，能够应用于工业污水处理，有效防止工业污水中有机溶剂的侵蚀，具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1
称取100g聚醚酰亚胺、600gN-甲基吡咯烷酮和50g聚乙烯吡咯烷酮，混合，搅拌1h，在真空脱泡机中脱泡20min，得到铸膜液；
采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜处理，刮膜厚度为100μm，刮膜后在常温常压下干燥1min，将干燥后的膜层浸没在去离子水中，保持去离子水的温度为20℃，浸没时间10min，取出得到超滤膜；
向400g四氢呋喃中加入50g乙二胺，混合降温至0℃，搅拌10min，得到膜孔改性溶液，将超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性1h，取出后置于常温常压下干燥20min，得到第一次改性超滤膜；
将碳酸钙加入到甲醇中，加热至60℃，混合搅拌10min，得到混合溶液，将尼龙6加入到混合溶液中，保持温度为60℃，搅拌10min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液，将第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性1h，取出，常温常压下干燥20min，得到耐有机溶剂的超滤膜。
实施例2
称取200g聚砜、800N,N-二甲基甲酰胺和100g聚乙烯醇，混合，搅拌2h，在真空脱泡机中脱泡30min，得到铸膜液；
采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜处理，刮膜厚度为400μm，刮膜后在常温常压下干燥2min，将干燥后的膜层浸没在乙醇中，保持去离子水的温度为30℃，浸没时间10min，取出得到超滤膜；
向500g四氢呋喃中加入150g乙二胺，混合降温至10℃，搅拌20min，得到膜孔改性溶液，将超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性2h，取出后置于常温常压下干燥40min，得到第一次改性超滤膜；
将碳酸镁加入到乙二醇中，加热至100℃，混合搅拌30min，得到混合溶液，将尼龙6加入到混合溶液中，保持温度为100℃，搅拌30min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液，将第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性2h，取出，常温常压下干燥40min，得到耐有机溶剂的超滤膜。
实施例3
称取150g聚醚砜、700N,N-二甲基乙酰胺和70g聚乙烯吡咯烷酮，混合，搅拌1.5h，在真空脱泡机中脱泡30min，得到铸膜液；
采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜处理，刮膜厚度为200μm，刮膜后在常温常压下干燥1min，将干燥后的膜层浸没在去离子水和乙醇的混合溶液中，保持混合溶液的温度为30℃，浸没时间20min，取出得到超滤膜；
向450g四氢呋喃中加入100g乙二胺，混合降温至8℃，搅拌15min，得到膜孔改性溶液，将超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性1h，取出后置于常温常压下干燥20min，得到第一次改性超滤膜；
将碳酸铵加入到异丙醇中，加热至70℃，混合搅拌15min，得到混合溶液，将尼龙6加入到混合溶液中，保持温度为70℃，搅拌15min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液，将第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性1h，取出，常温常压下干燥20min，得到耐有机溶剂的超滤膜。
实施例4
称取180g聚醚酰亚胺、740gN-甲基吡咯烷酮和80g聚乙烯醇，混合，搅拌1h，在真空脱泡机中脱泡25min，得到铸膜液；
采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜处理，刮膜厚度为300μm，刮膜后在常温常压下干燥2min，将干燥后的膜层浸没在去离子水中，保持去离子水的温度为20℃，浸没时间40min，取出得到超滤膜；
向420g四氢呋喃中加入80g乙二胺，混合降温至2℃，搅拌10min，得到膜孔改性溶液，将超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性1h，取出后置于常温常压下干燥20min，得到第一次改性超滤膜；
将氯化铵加入到叔丁醇中，加热至90℃，混合搅拌25min，得到混合溶液，加工尼龙6加入到混合溶液中，保持温度为80℃，搅拌15min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液，将第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性1.5h，取出，常温常压下干燥25min，得到耐有机溶剂的超滤膜。
将以上实施例1-4所制备的超滤膜以及某市售超滤膜进行纯溶剂渗透通量和截留率检测。
具体的，配置刚果红的异丙醇溶液，并将刚果红异丙醇溶液分别装入安装有不同超滤膜的过滤装置中，在装置内部加0.2Mpa压力，每隔1h测试一次流出的溶剂体积以及刚果红的含量，共计连续测试72h，测试结果如下：
以上实施方式的数据不难看出，本发明实施例所制备的耐有机溶剂的超滤膜在有机溶剂的环境中具有良好的使用性能，长时间浸泡所带来的侵蚀作用相比常规超滤膜而言具有较大的改善。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、混合铸膜液原料，搅拌溶解，脱泡后得到铸膜液；
步骤二、采用平板刮膜机对铸膜液进行刮膜，刮膜厚度为100-400μm，刮膜后在常温常压下干燥1-2min，干燥后浸没在凝胶浴中进行相转化，得到超滤膜；
步骤三、将步骤二制得的超滤膜浸没在膜孔改性溶液中，接枝改性1-2h，取出干燥后得到第一次改性超滤膜；
步骤四、将步骤三所得的第一次改性超滤膜浸没在耐溶剂改性溶液中，接枝改性1-2h，取出干燥后得到耐有机溶剂的超滤膜。
2.如权利要求1所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述铸膜液原料按质量份数计，包括：
聚合物 10-20份
溶剂 60-80份
致孔剂 5-10份。
3.如权利要求2所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜中的一种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种，所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。
4.如权利要求1所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述凝胶浴为去离子水或乙醇或去离子水和乙醇的混合溶液。
5.如权利要求1所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述膜孔改性溶液按质量份数计，包括如下原料：
乙二胺 5-15份
四氢呋喃 40-50份。
6.如权利要求5所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述膜孔改性溶液的制备方法包括：将乙二胺与四氢呋喃混合均匀，降温至0-10℃，得到膜孔改性溶液。
7.如权利要求1所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述耐溶剂改性溶液按质量份数计，包括如下原料：
尼龙6 20-30份
有机溶剂 60-70份
无机盐 3-5份
其中有机溶剂为甲醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇中的一种，无机盐为碳酸钙、碳酸镁、碳酸铵、氯化铵、氯化镁中的一种。
8.如权利要求7所述的耐有机溶剂的超滤膜的制备方法，其特征在于，所述耐溶剂改性溶液的制备方法包括：
步骤一、将无机盐加入到有机溶剂中，加热至60-100℃，保温搅拌10-30min，得到混合溶液；
步骤二、将尼龙6加入到步骤一制得的混合溶液中，保持温度为60-100℃，搅拌10-30min，降温至常温，得到耐溶剂改性溶液。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备的耐有机溶剂的超滤膜。
10.一种耐有机溶剂的超滤膜的应用，其特征在于，用于含有机溶剂的污水处理。
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