[发明专利]二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及聚偏氟乙烯高分子材料的性能改良，特别是涉及一种采用二乙烯三胺五乙酸、三聚氰胺、二甲基亚砜、丙烯酸和过氧化对苯二甲酰等试剂为原料，应用物理共混/相转移技术和化学接枝共混/相转移技术，对聚偏氟乙烯分离膜和树脂进行改性的制备工艺。

背景技术

聚偏氟乙烯分离膜技术具有常温操作、无相态变化、有明显节能效果，过滤精度高，生产污染小，出水量大、质好的优点。通过膜的筛分和截留作用，对水体中的悬浮颗粒和胶态污染物有优良的去除作用。聚偏氟乙烯分离膜耐污染、抗化学氧化性能优良，能有效去除水体中的悬浮颗粒和胶体污染物，但常规的聚偏氟乙烯分离膜不能实现对水溶性重金属离子的去除。采用二乙烯三胺五乙酸对聚偏氟乙烯分离膜进行改性，使其共混有螯合配位性能的多氨基多羧酸官能基团，该官能基团能与水体中重金属离子通过配位作用形成五个稳定的五圆螯合环，从而有效实现对水体中重金属离子的吸附去除，尤其是能去除水体中络合态重金属离子。二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜不仅实现了对水体中的细小悬浮物、胶体污染物的去除，而且能实现水溶性重金属离子的去除。本发明对进一步提高饮用水水质，实现工业废水中络合态重金属污染物的去除和资源再生利用，推进我国污水资源化工作的开展，缓解水资源短缺，保证可持续供水和保障社会的可持续发展都具有重要意义。

在重金属污染处理工艺中，吸附法包括离子交换与吸附，是一种潜在具有应用前景的解决水体中重金属污染的治理措施，但常规的吸附材料如活性炭，粉煤灰等具有吸附容量低、吸附速率慢的缺点。因而研发和应用具有孔径分布均匀、比表面积大、吸附容量高、吸附速率快，以及物理化学性能稳定的新型吸附材料是解决水体重金属污染的重要途径。聚偏氟乙烯分离膜和树脂具有抗污染、耐化学氧化、对微生物作用稳定的优点，并且机械性能优良，物理化学性能稳定。但常规的聚偏氟乙烯分离膜和树脂不能实现对水体中水溶性重金属污染物的去除，利用物理共混/相转移技术和化学接枝共混技术，将二乙烯三胺五乙酸均匀共混到聚偏氟乙烯分离膜和树脂中，实现了聚偏氟乙烯分离膜和树脂对水体重金属离子的吸附去除，这对水体中重金属污染的防治和重金属的回收利用具有重要意义。

饮用水的常规处理是原水经化学混凝、沉淀和滤池过滤、最后加氯消毒，这样一部分细小絮体、胶体污染物和部分重金属离子仍残留在水体中，这些残留的污染物会造成对人体健康的严重损害，二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜不仅能有效去除饮用水中残留的细小絮体和胶体污染物，而且能实现对络合态重金属离子的吸附去除，进一步提高了饮用水水质。

此外，污水的处理不应停留在达标排放上，而应深度处理后再生回用。二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜削减了污水中的悬浮物质、胶体污染物等，并且实现了对水体中残留络合态重金属离子的去除，进一步提高了再生水水质，拓展了其应用领域。在城市污水处理过程中，污水中66％～84％的重金属离子通过活性污泥中的微生物作用迁移到污泥中。这样，出水中重金属离子浓度虽然偏低，却导致了污泥中重金属含量严重超标，从而给污泥的处置带来了困难。二乙烯三胺五乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂在污水处理的过程中，实现了对重金属离子的去除，有效减缓了重金属污染物向污泥中的迁移转化，为城市污泥的资源化处置与利用打下了坚实的基础。

性能优良的分离膜和新型吸附材料的研发一直是高分子材料领域研究的重点，国内外正致力于新型分离膜和吸附材料的研发。对于饮用水净化、污水处理与回用领域而言，聚偏氟乙烯材质的分离膜和树脂耐污染性能好、抗化学药剂氧化，已日益引起人们的关注。目前，对于聚偏氟乙烯材料攻关的重点是表面接枝改性研究，特别是聚偏氟乙烯分离膜亲水性能的改良。改善聚偏氟乙烯分离膜的亲水性能，提高分离膜的处理性能，将是各开发商和研究院所攻关的难点和重点。许多学者应用聚乙烯醇、丙烯酸、丙烯酰胺以及聚丙烯酸等试剂，采用辐射诱导、等离子诱导、臭氧氧化等技术，开展了聚偏氟乙烯分离膜表面亲水改性的研究，在其表面接枝具有亲水性能的羧酸基团和羟基基团，有效改善了聚偏氟乙烯分离膜的亲水特性。但表面接枝改性会对分离膜和树脂的物理性能产生不良影响，如改变分离膜和树脂表面的微孔结构和孔径分布，接枝的亲水基团会发生脱落，接枝丙烯酸聚合物的聚偏氟乙烯分离膜和树脂对水体中络合态重金属离子去除效率低等，这些问题的存在将影响聚偏氟乙烯分离膜和树脂的性能，最终限制了聚偏氟乙烯分离膜和树脂在各领域的应用。

发明内容