[发明专利]一种支撑层功能化的吸附增强型复合超滤膜的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于膜制备与应用领域，具体涉及到一种紫外辐照接枝功能单体改性无纺布用于制备膜支撑层的复合超滤膜方法。本发明选用不同极性的功能单体改性无纺布支撑层，赋予了材料表面不同的亲疏水性质，用于复合超滤膜的支撑层，制备出一种具有优良力学性能，同时将无纺布的吸附作用和膜的过滤作用集于一身的复合超滤膜。本发明实用范围广，可用于污水处理和自来水的深度处理等。

背景技术

超滤(ultrafiltration，简称UF)是在静压差推动力作用下进行的液相筛孔分离过程。超滤膜分离层中存在一定形状和大小的膜孔，在一定压力的推动下，原料液中溶剂和小溶质粒子从高压的料液侧透过膜孔到达低压侧，一般称为透过液，而大粒子组分被膜阻拦，在高压侧浓度增大，从而达到分离纯化产物的目的【Membrane technology：Developments in ultrafiltration technologies.Filtration+Separation，2012，49：28-33】。作为一种新型分离技术，在超滤膜材料中，应用较广泛的有聚砜膜、聚偏氟乙烯膜等较多材料，但在使用的过程中发现超滤膜的分离有限，特别是在污水处理、自来水的深度处理中，对于一些较小分子量，直径远小于膜孔的污染物质无能为力，在水处理过程中，通常采用混凝加过滤的处理工艺或者通过往水中添加活性炭吸附小分子的污染物再通过超滤处理将活性炭过滤【Treatment of coal gasification wastewater by membrane bioreactor hybrid powdered activated carbon(MBR-PAC)system.Chemosphere，2014，117：753-759】虽然有较好的去除效果，但过程较繁琐，分步处理费时费力，而且容易造成颗粒活性炭在膜表面堆积，造成膜污染从而减短膜的使用寿命。基于目前的研究和应用现状，我们期望制备出一种能将过滤作用和吸附作用集于一身的复合膜结构，不仅能够去除大分子的污染物，也能够对小分子的污染物具有较好去除作用的复合超滤膜。

在膜的制备领域，为了增强膜材料的机械性能，通常选用适宜的材料作为膜的支撑层，比如无纺布支撑层，工艺和技术比较成熟，在不同领域得到较广泛应用【Novel polysiloxaneimide/polyetherimide/non-woven fabric composite membranes for organophilic pervaporation.Journal of Membrane Science，2014，472：77-90】【SiO2-coated polyimide nonwoven/Nafion composite membranes for proton exchange membrane fuel cells.Journal of Membrane Science，2011，367：265-272】。考虑到无纺布的空间结构，单根纤维丝束的无序排列，其吸附作用尚未完全开发出来，由于聚丙烯纤维表面较低的活化能，吸附作用较弱，为了改变聚丙烯无纺布的表面性质，优化其吸附作用，通过紫外辐照接枝技术将带有不同基团的丙烯酸脂类功能单体接枝到材料表面，制备出具有不同极性、不同亲疏水性的功能化的无纺布，用于复合膜的支撑层结构，通过测试和应用，增强了超滤膜的机械性能和吸附性能，成功制备出能将过滤作用和吸附作用集于一身的复合膜结构，既能够去除大分子的污染物，也能够对小分子的污染物具有较好去除作用的复合超滤膜。

发明内容

针对超滤膜在污水处理和自来水深度处理中所存在的问题，本发明旨在通过紫外辐照接枝技术，将不同极性的功能单体接枝到无纺布表面，改变无纺布材料的表面性能，将功能化的无纺布用于复合膜的支撑层结构，制备出一种将膜的过滤作用和功能化无纺布支撑层的吸附作用集于一身的复合超滤膜结构。测试表明：该复合膜除了具有较优的力学性能外，通过过滤实验室配制的微量有机物污染溶液，复合超滤膜具有较好的去除效果。本专利通过紫外辐照接枝技术将不同极性的功能单体接枝到无纺布上，制备出具有不同极性的功能化无纺布层，用于复合超滤膜的支撑结构，成功制备出将膜的过滤作用和无纺布的吸附作用集于一身的复合过滤超滤膜，得到一种应用型更广泛的新型结构的膜过滤材料。本发明具体制备步骤如下：

a)选用超细纤维制备的无纺布，用乙醇清洗掉生产过程中添加的助剂，用清水洗3-4遍，烘干待用；