[发明专利]一种抗污染油水分离膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明属水处理领域中的改性高分子膜材料的制备方法，特别是涉及一种抗污染大通量油水分离膜及制备方法。

背景技术

石油开采过程中产生的含油废水由于成分复杂，产量大，含油量高等特点已经成为工业水处理最难处理的废水之一。含油废水的直接排放将对自然环境造成严重的危害。近年来，膜分离技术已经在各种水处理领域中得到了广泛的应用。在处理含油废水，尤其是油滴粒径小于20微米的乳化油废水以及溶解油废水，膜分离技术具有广阔的应用前景。然而目前商品的膜材料大都是聚合物基材料，在处理油田废水过程中极易吸附油污引起膜的通量等性质迅速衰减，造成膜工艺成本增加。提高膜的耐污染性质对于膜分离技术在含油废水处理过程中具有十分重大的意义也是当前人们研究的热点。

通过对膜表面亲水改性来改善膜的抗污染性质已经成为一种必然的趋势，目前常用的方法有共混两亲性聚合物制膜，膜表面涂覆以及膜表面接枝等技术。但由于上述技术分别存在着材料相容性、涂层的化学稳定性以及操作步骤过于繁琐等问题，仍然停留在实验室研究阶段。因此，开发具有规模化制备前景的新型油水分离膜材料成为势在必行的工作。

近年来，表面具有超亲水性质的界面材料在油水分离过程中表现出了优异的抗污染性质。然而制备表面具有超亲水性质的油水分离膜材料也面临着制备过程繁琐、稳定性差等问题。以巯基-环氧和巯基-烯加成反应为代表的一类点击化学技术作为一种高效快速的链接反应，已经在聚合物合成、材料表面修饰、基因工程以及药物合成等多领域得到了广泛的应用。本发明通过对商品聚偏氟乙烯膜表面进行适当的碱处理使其表面产生双键，然后根究巯基-环氧以及巯基-烯加成反应一步法可在短时间内实现聚偏氟乙烯膜表面牢固地交联一层水凝胶，达到表面超亲水的性质。本发明通过对商品聚偏氟乙烯膜进行表面改性，操作简单，改性反应时间短，效率高，适用于卷膜生产线，适宜工业化生产。制备的抗污染油水分离膜具有超亲水表面及优异的抗污染性质，可在高浓度油水分离条件下长时间稳定运行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种抗污染油水分离膜。

本发明的第二个目的是提供一种抗污染油水分离膜的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种抗污染油水分离膜，是在聚偏氟乙烯膜上交联有式(I)所示凝胶结构，所述(I)为：

其中：x为2或3；y为5-50。

一种抗污染油水分离膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚偏氟乙烯膜用体积浓度为30％-70％的乙醇水溶液清洗,干燥；

(2)将清洗干燥后的聚偏氟乙烯膜浸于浓度为1～5M的氢氧化钠乙醇溶液或氢氧化钾乙醇溶液中，在25-80℃放置0.5-10分钟，用水冲洗干净后干燥；

(3)配制浓度为0.01-10wt％的四(3-巯基丙酸)季戊四醇酯丙酮溶液或浓度为0.01-10wt％的四(3-巯基乙酸)季戊四醇酯丙酮溶液，加入偶氮二异丁腈使浓度为0.01-1wt％；

(4)配制浓度为0.01-10wt％的聚乙二醇二缩水甘油醚乙醇溶液，加入四丁基氟化铵水合物使浓度为0.01-1wt％；

(5)将步骤(2)获得的膜依次在步骤(3)和步骤(4)获得的溶液中各浸泡0.5-5min，取出，在70-100℃温度下放置0.5-20min，纯水洗涤，干燥，得到一种抗污染油水分离膜。

本发明的优点：

本发明的方法通过巯基加成反应使碱处理后的聚偏氟乙烯膜交联一层亲水抗污染凝胶结构，可有效地提高凝胶的稳定性，使抗污染油水分离膜实现长时间稳定地抗污染性质。

本发明的方法操作简单，制备的抗污染油水分离膜具有超亲水性质及优异的抗污染性质，可长时间稳定运行，适宜工业化生产。

附图说明

图1为聚偏氟乙烯膜(PVDF)，抗污染油水分离膜(PVDFAH)及凝胶结构红外谱图。

图2中，a为聚偏氟乙烯膜全谱扫描图；b为实施例1步骤(2)获得的膜全谱扫描图；c为实施例1制备的抗污染油水分离膜全谱扫描图。

图3中为聚偏氟乙烯膜和抗污染油水分离膜在正十二烷中不同时刻的水接触角变化。

图4中，a为聚偏氟乙烯膜表面形貌电镜×2000照片；a`为聚偏氟乙烯膜表面形貌电镜×10000照片；b为抗污染油水分离膜表面形貌电镜×2000照片；b`为抗污染油水分离膜表面形貌电镜×10000照片；c为聚偏氟乙烯膜膜断面形貌电镜照片；c`为抗污染油水分离膜断面形貌电镜照片。