[发明专利]非化学计量纳米SO42-/ZrO2-Y2O3/聚砜复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将非化学计量纳米SO₄^2-/ZrO₂-Y₂O₃复合物细粉均匀分散到聚砜中制备出 一种强亲水性复合膜的方法。属于复合膜的制备技术。

背景技术

水资源是人类生存和发展的基本条件。随着社会进步、工业技术水平的发展及人口的增 长，水资源的需求量越来越大，同时人类活动中排放的污水又给水环境带来了污染，使本来 有限的水资源变得更为紧缺。

膜分离技术在水处理行业已经得到普遍应用，但在使用膜分离技术处理废水时，膜表面 会形成凝胶层，甚至还会造成膜孔的堵塞，使膜产生通量减小与分离性能下降的不可逆变化 现象，膜材料容易受到污染。其中油田中的含油污水主要是从地层中随原油一起被开采出来 的，由于油田含油污水量大，如果不处理利用，任意排放，不但浪费了水和原油，而且会严 重污染环境，影响油田的安全生产。含油废水经常规普通处理后远不能达到国家排放标准， 需经深度处理后才能将含油废水中粒径在100μm以下的油分除掉，其中膜分离技术是最有效 的处理方法之一。

现有的膜材料进行亲水化改性促进膜分离技术，是膜在含油废水处理领域大规模应用的 关键。在众多的膜材料亲水化改性方法中，将无机氧化物粒子填充到高分子膜材料中进行有 机-无机共混改性的方法由于操作简便、制备工艺简单而被广泛采用，有机-无机复合膜兼有 有机膜和无机膜的共同特点，因此在膜分离过程中表现出优良的性能。

目前用于膜改性的填充材料主要为SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄等符合化学 计量比的无机氧化物粒子，虽然整化学比的无机氧化物粒子填充聚合物膜能使其性能有所提 高，但是整化学比的无机氧化物粒子活性较低、表面酸性较差、Lewis酸位较少、表面羟基 数量有限，这限制了填充后复合膜性能的进一步提高。向无机材料中掺杂稀土元素，可以得 到有很多结构缺陷和氧空位的非化学计量复合材料，并且硫酸促进型氧化物具有固体超强酸 位和较高的催化活性，可以大大提高无机氧化物粒子的活性。将改性后的非化学计量硫酸促 进型材料均匀填充到聚砜中，制备出各项性能更加突出的复合膜。

在废水处理中，尤其是含油废水的处理过程中，非化学计量纳米复合膜表现出强亲水性、 高通量、耐污染、易清洗等优点，促进了膜分离技术在水处理领域的大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提供非化学计量纳米SO₄^2-/ZrO₂-Y₂O₃/聚砜复合膜的制备方法。该方法 过程简单，制备的复合膜具有耐压实、强度高、韧性好、通量高、耐高温、易清洗和生产成 本低的特点，尤其在处理含油废水的过程中表现出很强的抗污染能力。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。包括非化学计量纳米 SO₄^2-/ZrO₂-Y₂O₃和聚砜为原料，经过包括聚砜溶解、致孔剂的加入、非化学计量纳米 SO₄^2-/ZrO₂-Y₂O₃的添加和分散、溶胶的形成和静置、平板涂膜或制成中空纤维膜、溶剂浸出 和膜的后处理过程，其特征在于包括以下具体步骤：

1、将聚砜与溶剂按固液比1∶3～1∶5(g∶mL)溶解于二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N- 甲基-2-吡咯烷酮中，控温20～60℃以100～200r/min的转速搅拌4～15h使聚砜充分溶解；然 后聚砜与致孔剂按固液比1∶0.2～1∶0.7(g∶mL)计，将致孔剂聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、 丙酮或三氯甲烷加入上述的聚砜溶液中，继续搅拌2～3h；