CN114100384A - 一种除硬纳滤膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种除硬纳滤膜及其制备方法，包括聚酯无纺布、聚偏氟乙烯、硅酸盐结晶、乙二胺四乙酸、硅烷偶联剂、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、磺化聚醚酮。本发明中硅酸盐通过表面的‑OH与金属离子发生化学键结合，去除水内的金属离子；将EDTA插入的硅酸盐片层，协同捕捉金属离子；加入的添加剂正硅酸乙酯含有亲水的硅氧键，提高了混溶性，获得亲水性强、捕捉金属离子能力强的膜材料；γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯可以协同促进复合硅酸盐片层在聚偏氟乙烯中的扩散，使孔隙均匀，通量高；调控膜液温度，利用材料的热力学性能控制恰到稳定区，复合叠涂，利用材料亲水性能，增强层间结合力。

Description

一种除硬纳滤膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体为一种除硬纳滤膜及其制备方法。
背景技术
膜的水处理、中水回用中的应用比较广泛，随着国家对出水指标逐渐严格，排放量逐渐减少，膜的应用越来越受到重视。不过市面上的超滤纳滤膜和反渗透膜，在本质上都是机械筛滤过程，膜表面孔隙的大小是最主要的控制因素。这种无目的的截留虽然大多数能达到目的，但很明显存在着浪费问题，影响整体工艺的设计，前期过多的预处理也增加了企业的运行成本，废水中的高硬度也是水处理中常见情况。
目前用于水处理除硬领域比较成熟、普遍的方法是利用化学沉淀法去除水中的钙、镁离子，通常使用的药剂为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等碱性药剂。这些药剂的使用存在药剂加入量大，药剂成本高；所需沉淀反应时间长、处理设备占地体积大；反应进行不彻底、钙镁离子残留浓度高；产水pH显著升高等特点。针对上述问题，本发明针对中水回用的除硬方面研制了一种除硬纳滤膜，使膜可以有效截取金属离子，而不影响膜的运行通量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种除硬纳滤膜的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种除硬纳滤膜，其特征在于所述纳滤膜按重量比包括聚酯无纺布100-150份、聚偏氟乙烯3-15份、硅酸盐结晶0.5-3份、乙二胺四乙酸0.2-1.8份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、正硅酸乙酯0.1-0.8份、磺化聚醚酮0.1-0.9份。
根据上述技术方案，所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或两种混合。
一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将聚偏氟乙烯和磺化聚醚酮溶于硅烷偶联剂中，配制成铸膜液，然后将铸膜液涂布在聚酯无纺布上，浸入到水中经相转化成膜，取出得到聚偏氟乙烯基膜；
(2)将步骤(1)制备的聚砜基膜吸干后放入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液浸渍处理，加热，0.5-5分钟后，加入的硅酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体，进行界面聚合反应，反应0.5-12分钟后取出得到的膜体；此过程利用凝胶动力学调控、瞬时延迟双重相分离同时进行，使得相似相亲、优先析出捕获金属能力强的硅酸盐片层；
(3)步骤(2)得到的膜体干燥、水洗，得到除硬专用纳滤膜。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌10分钟，再加入到步骤（2）中使用。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌，温度控制在150-200℃，此过程利用材料的热力学性能控制恰到稳定区。
根据上述技术方案，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的pH值控制在8-10。
根据上述技术方案，所述步骤（2）中加热温度控制在50-80℃。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，
硅酸盐通过表面的-OH与金属离子发生化学键结合，从而去除水内的金属离子；将EDTA插入硅酸盐片层，EDTA离子在硅酸盐片层间以倾斜一定角度方式排列，在不破坏硅酸盐片层结构的基础上，协同增强硅酸盐捕捉金属离子的能力；
利用硅烷偶联剂将复合硅酸盐片层掺入含有磺化聚醚酮的聚偏氟乙烯中，通过分子间作用力偶联到一起；加入正硅酸乙酯作为添加剂，正硅酸乙酯含有亲水的硅氧键，提高了混溶性，获得亲水性强、捕捉金属离子能力强的膜材料；γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与正硅酸乙酯可以协同促进复合硅酸盐片层在聚偏氟乙烯中的扩散，使孔隙均匀，通量高；
调控膜液温度，利用材料的热力学性能控制恰到稳定区，复合叠涂，利用材料亲水性能，增强层间结合力；利用凝胶动力学调控、瞬时延迟双重相分离同时进行，使得相似相亲、优先析出捕获金属能力强的硅酸盐片层。
具体实施方式
下面将对本发明通过实施例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。
本发明提供技术方案：一种除硬纳滤膜，其特征在于所述纳滤膜按重量比包括聚酯无纺布100-150份、聚偏氟乙烯3-15份、硅酸盐结晶0.5-3份、乙二胺四乙酸0.2-1.8份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、正硅酸乙酯0.1-0.8份、磺化聚醚酮0.1-0.9份。
根据上述技术方案，所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或两种混合。
一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将聚偏氟乙烯和磺化聚醚酮溶于硅烷偶联剂中，配制成铸膜液，然后将铸膜液涂布在聚酯无纺布上，浸入到水中经相转化成膜，取出得到聚偏氟乙烯基膜；
(2)将步骤(1)制备的聚砜基膜吸干后放入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液浸渍处理，加热，0.5-5分钟后，加入的硅酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体，进行界面聚合反应，反应0.5-12分钟后取出得到的膜体；
(3)步骤(2)得到的膜体干燥、水洗，得到除硬专用纳滤膜。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌10分钟，再加入到步骤（2）中使用。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌，温度控制在150-200℃。
根据上述技术方案，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的pH值控制在8-10。
根据上述技术方案，所述步骤（2）中加热温度控制在50-80℃。
实施例1：一种除硬纳滤膜，其特征在于所述纳滤膜按重量比包括聚酯无纺布120份、聚偏氟乙烯5份、硅酸盐结晶0.8份、乙二胺四乙酸0.6份、硅烷偶联剂0.3份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.9份、正硅酸乙酯0.5份、磺化聚醚酮0.4份。
根据上述技术方案，所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或两种混合。
一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将聚偏氟乙烯和磺化聚醚酮溶于硅烷偶联剂中，配制成铸膜液，然后将铸膜液涂布在聚酯无纺布上，浸入到水中经相转化成膜，取出得到聚偏氟乙烯基膜；
(2)将步骤(1)制备的聚砜基膜吸干后放入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液浸渍处理，加热，3分钟后，加入的硅酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体，进行界面聚合反应，反应5分钟后取出得到的膜体；
(3)步骤(2)得到的膜体干燥、水洗，得到除硬专用纳滤膜。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌10分钟，再加入到步骤（2）中使用。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌，温度控制在180℃。
根据上述技术方案，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的pH值控制在8-10。
根据上述技术方案，所述步骤（2）中加热温度控制在60℃。
实施例2：一种除硬纳滤膜，其特征在于所述纳滤膜按重量比包括聚酯无纺布100份、聚偏氟乙烯4份、硅酸盐结晶0.5份、乙二胺四乙酸01.2份、硅烷偶联剂0.3份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.9份、正硅酸乙酯0.2份、磺化聚醚酮0.4份。
根据上述技术方案，所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或两种混合。
一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将聚偏氟乙烯和磺化聚醚酮溶于硅烷偶联剂中，配制成铸膜液，然后将铸膜液涂布在聚酯无纺布上，浸入到水中经相转化成膜，取出得到聚偏氟乙烯基膜；
(2)将步骤(1)制备的聚砜基膜吸干后放入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液浸渍处理，加热，0.7分钟后，加入的硅酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体，进行界面聚合反应，反应3分钟后取出得到的膜体；
(3)步骤(2)得到的膜体干燥、水洗，得到除硬专用纳滤膜。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌10分钟，再加入到步骤（2）中使用。
根据上述技术方案，所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌，温度控制在160℃。
根据上述技术方案，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的pH值控制在8-10。
根据上述技术方案，所述步骤（2）中加热温度控制在70℃。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种除硬纳滤膜，其特征在于所述纳滤膜按重量比包括聚酯无纺布100-150份、聚偏氟乙烯3-15份、硅酸盐结晶0.5-3份、乙二胺四乙酸0.2-1.8份、硅烷偶联剂0.1-0.5份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.3-2份、正硅酸乙酯0.1-0.8份、磺化聚醚酮0.1-0.9份。
2.根据权利要求1所述的一种除硬纳滤膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的一种或两种混合。
3.根据权利要求1、2所述的一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将聚偏氟乙烯和磺化聚醚酮溶于硅烷偶联剂中，配制成铸膜液，然后将铸膜液涂布在聚酯无纺布上，浸入到水中经相转化成膜，取出得到聚偏氟乙烯基膜；
(2)将步骤(1)制备的聚砜基膜吸干后放入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液浸渍处理，加热，0.5-5分钟后，加入的硅酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体，进行界面聚合反应，反应0.5-12分钟后取出得到的膜体；
(3)步骤(2)得到的膜体干燥、水洗，得到除硬专用纳滤膜。
4.根据权利要求3所述的一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌10分钟，再加入到步骤（2）中使用。
5.根据权利要求4所述的一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述酸盐结晶与乙二胺四乙酸混合体需在正硅酸乙酯中加热搅拌，温度控制在150-200℃。
6.根据权利要求3所述的一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液的pH值控制在8-10。
7.根据权利要求3所述的一种除硬纳滤膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中加热温度控制在50-80℃。
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