CN111777173A - 永久亲水mbr平板干膜的制备方法 - Google Patents

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李嵩
包焕忠
尹冰洁
钟博刚
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    • C02F3/02—Aerobic processes
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

本发明属于膜分离技术领域，具体的涉及一种永久亲水MBR平板干膜的制备方法。本发明包括以下步骤：(1)将PVDF、有机溶剂、致孔剂、表面改性剂加入容器中搅拌，负压脱泡，制得涂膜液；(2)将涂膜液用计量泵输送至涂布头，挤出涂覆于无纺布上，得到初膜；(3)初膜在空气中停留后，浸入相分离槽中，析出PVDF；(4)步骤(3)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入成孔水浴槽中，改性PVDF并成孔；(5)步骤(4)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入固化水浴槽中；(6)步骤(5)所得的涂覆膜连续进入烘干机烘干即可；本发明生产工艺自动化，产能高，操作方便，制得的膜片抗污染，可干态保存。

Description

永久亲水MBR平板干膜的制备方法
技术领域
本发明属于膜分离技术领域，具体的涉及一种永久亲水MBR平板干膜的制备方法。
背景技术
MBR平板膜应用于市政/工业污水处理厂，以及一体化污水处理设备O池末端。MBR平板膜组合成的膜组件替代传统活性污泥法中的二沉池及后续深度处理工艺，大大提高了固液分离的能力。
传统MBR平板膜存在如下缺点：
第一，膜片PVDF材质没有改性，亲水性差，耐污染性能低；
第二，膜片为湿膜，制作过程需要在恒温恒湿环境下进行；焊接过程需要先短暂烘干再焊接；保存过程需要浸泡在甘油中，且密封保存；
第三，安装操作不方便，只能现场安装，且安装完毕后要立即浸泡在水中。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其生产工艺自动化，产能高，操作方便，制得的膜片抗污染，可干态保存。
本发明所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PVDF、有机溶剂、致孔剂、表面改性剂加入容器中，60-80℃搅拌，负压脱泡，制得涂膜液；
(2)将涂膜液用计量泵输送至涂布头，经涂布头挤出涂覆于无纺布上，得到初膜；
(3)初膜在空气中停留5～60s后，浸入10-20℃的相分离槽中5～30min，所述相分离槽中为去离子水，析出PVDF；
(4)步骤(3)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入温度为20～25℃的成孔水浴槽中5～50min，改性PVDF并成孔，成孔水浴槽中为致孔剂的水溶液；
(5)步骤(4)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入温度为20～25℃固化水浴槽中5～50min，固化水浴槽中为甘油、次氯酸钠、丙二醇和/或聚乙二醇的混合水溶液；
(6)步骤(5)所得的涂覆膜连续进入烘干机烘干，得到永久亲水改性成孔膜；
其中，步骤(1)表面改性剂为聚乙烯吡咯烷酮、磷酸三乙酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
优选的，步骤(1)PVDF、有机溶剂、致孔剂、表面改性剂的质量百分数分别为13-20％、45-75％、3-7％、1-35％。
优选的，步骤(1)有机溶剂为DMAC和NMF的混合物。
优选的，步骤(1)致孔剂为N-甲基吡咯烷酮、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、氯化锂或氯化镁中的一种或多种。
优选的，步骤(1)搅拌时间为8-10h，负压脱泡时间3-4h。
优选的，步骤(2)涂覆速度为1～12m/min，涂膜厚度为50-100μm。
优选的，步骤(4)致孔剂为氯化钠、氯化镁、氯化锂中的一种或两种。
优选的，步骤(4)致孔剂的水溶液中致孔剂的质量浓度为1-7％。
优选的，步骤(5)混合水溶液中甘油、次氯酸钠、丙二醇和/或聚乙二醇的质量浓度分别为20-45％、5-10％、0-2％。
优选的，步骤(6)烘干机为隧道式烘干机，温度为60～120℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明得到的永久亲水MBR平板膜，其中PVDF属于有机物共混改性，聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸三乙酯一种或多种与PVDF共混，当聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸三乙酯质量比为1～5％时，改性后的接触角从80°下降到60°，膜的纯水通量提高了10倍，截留率基本不变，有效的改善了PVDF膜的亲水性和耐污染性；
(2)本发明涂覆工艺为连续涂覆，涂膜液配合完成后，泵送至涂布头均匀的涂膜在无纺布上，在空气中停留5～60s后，连续浸入相分离槽、成孔水浴槽、固化水浴槽，固化后直接进入隧道式烘干箱烘干，最后收卷；整个过程无缝连接，连续运行；
(3)本发明得到的PVDF平板膜为干膜，可在车间组装成任意规格膜组件，方便现场安装；
(4)本发明所述方法制备工艺简单，易于操作，对设备要求低，易于工业化实施。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例PVDF特性粘度为3.0dL/g。
实施例1
将15wt％的聚偏氟乙烯、75wt％的DMAC、2wt％聚甲基丙烯酸甲酯、5wt％的磷酸三乙酯、3wt％的N-甲基吡咯烷酮在温度80℃下搅拌8小时，料液充分均匀混合，得到涂膜液；负压脱泡3小时后，涂覆在PET无纺布上，涂膜厚度70μm，涂覆速度为6m/min，涂覆膜在空气中停留10s后，浸入温度为10℃的去离子水的相分离槽，浸没时间为10min；再连续浸入温度为20℃、质量分数为3％的氯化锂的去离子水溶液的成孔水浴槽，浸没时间为20min；然后浸入温度为20℃、组分为21wt％甘油、1wt％丙二醇、5wt％次氯酸钠的去离子水溶液的固化水浴槽，浸没时间为45min；膜片进入烘干温度为80℃隧道式烘干机烘干，得到永久亲水MBR平板干膜。
制备的永久亲水MBR平板干膜厚度为20μm，模孔径0.16μm，孔隙率71％，纯水通量6mL/(cm2·min)。
实施例2
将13wt％的聚偏氟乙烯、45wt％的DMAC、10wt％聚甲基丙烯酸甲酯、25wt％的磷酸三乙酯、6wt％的N-甲基吡咯烷酮、1wt％的氯化锂在温度90℃下搅拌9小时，料液充分均匀混合，得到涂膜液；负压脱泡4小时后，涂覆在PET无纺布上，涂膜厚度50μm，涂覆速度为7m/min，涂覆膜在空气中停留5s后，浸入温度为20℃的去离子水的相分离槽，浸没时间为15min；再连续浸入温度为25℃、质量分数为1％的氯化锂的去离子水溶液的成孔水浴槽，浸没时间为30min；然后浸入温度为25℃、组分为45wt％甘油、10wt％次氯酸钠的去离子水溶液的固化水浴槽，浸没时间为30min；膜片进入烘干温度为60℃的隧道式烘干机烘干，得到永久亲水MBR平板干膜。
制备的永久亲水MBR平板干膜厚度为50μm，模孔径0.21μm，孔隙率75％，纯水通量5.6mL/(cm2·min)。
实施例3
将20wt％的聚偏氟乙烯、60wt％的DMAC、2wt％聚甲基丙烯酸甲酯、15wt％的磷酸三乙酯、3wt％的N-甲基吡咯烷酮在温度100℃下搅拌9小时，料液充分均匀混合，得到涂膜液；负压脱泡4小时后，涂覆在PET无纺布上，涂膜厚度100μm，涂覆速度为5m/min，涂覆膜在空气中停留30s后，浸入温度为20℃的去离子水的相分离槽，浸没时间为20min；再连续浸入温度为25℃、质量分数为7％的氯化锂的去离子水溶液的成孔水浴槽，浸没时间为50min；然后浸入温度为20℃、组分为35wt％甘油、2wt％丙二醇、5wt％次氯酸钠的去离子水溶液的固化水浴槽，浸没时间为30min；膜片进入烘干温度为120℃的隧道式烘干机烘干，得到永久亲水MBR平板干膜。
制备的永久亲水MBR平板干膜厚度为70μm，模孔径0.25μm，孔隙率65％，纯水通量4.5mL/(cm2·min)。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将PVDF、有机溶剂、致孔剂、表面改性剂加入容器中，搅拌，负压脱泡，制得涂膜液；
(2)将涂膜液用计量泵输送至涂布头，经涂布头挤出涂覆于无纺布上，得到初膜；
(3)初膜在空气中停留后，浸入相分离槽中，所述相分离槽中为去离子水；
(4)步骤(3)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入成孔水浴槽中，成孔水浴槽中为致孔剂的水溶液；
(5)步骤(4)浸过相分离槽的涂覆膜连续浸入固化水浴槽中，固化水浴槽中为甘油、次氯酸钠、丙二醇和/或聚乙二醇的混合水溶液；
(6)步骤(5)所得的涂覆膜连续进入烘干机烘干，得到永久亲水改性成孔膜；
其中，步骤(1)所述的表面改性剂为聚乙烯吡咯烷酮、磷酸三乙酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)有机溶剂为DMAC和NMF的混合物。
3.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)PVDF、有机溶剂、致孔剂、表面改性剂的质量百分数分别为13-20％、45-75％、3-7％、1-35％。
4.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)致孔剂为N-甲基吡咯烷酮、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、氯化锂、氯化镁中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)搅拌温度为60-80℃，时间为8-10h；负压脱泡时间3-4h。
6.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)涂覆速度为1～12m/min，涂膜厚度为50-100μm。
7.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)相分离槽中去离子水温度为10-20℃，浸入时间为5～30min。
8.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)空气中停留时间为5-60s，成孔水浴槽溶液温度为20～25℃，浸入时间为5～50min；致孔剂为氯化钠、氯化镁或氯化锂中的一种或多种，致孔剂的质量浓度为1-7％。
9.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)固化水浴槽中混合水溶液中温度为20～25℃，浸入时间为5～50min；混合水溶液中甘油、次氯酸钠、丙二醇和/或聚乙二醇的质量浓度分别为20-45％、5-10％、0-2％。
10.根据权利要求1所述的永久亲水MBR平板干膜的制备方法，其特征在于：步骤(6)烘干机为隧道式烘干机，烘干温度为60～120℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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