[发明专利]一种改性纳米二氧化硅和PVDF微滤膜及其用途

说明书

本发明公开了一种改性纳米二氧化硅和PVDF微滤膜及其用途，该二氧化硅的制备方法包括以下步骤：首先将纳米二氧化硅与氨基硅烷偶联剂反应，制得氨基化二氧化硅；再加入石蜡，制得表面覆盖氨基化二氧化硅的石蜡球；接着加入酸捕捉剂，在冰水浴条件下滴入溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯，得到二氧化硅引发剂；再加入单体、溴化亚铜和配基，反应后得到聚合物接枝二氧化硅；将该产物分散在α‑甲氧基‑ω‑羧基聚乙二醇溶液中，搅拌反应后得到本发明的改性纳米二氧化硅。本发明的纳米二氧化硅颗粒表面的容易和PVDF混溶的聚合物链段能够在成膜后固定纳米二氧化硅颗粒，增强膜表面微纳米结构的稳定性，从而使所得亲水改性微滤膜具有很好的耐用性。

技术领域

本发明属于聚合物膜材料领域，具体涉及一种新型改性纳米二氧化硅，及由该改性纳米二氧化硅制备得到微滤膜，以及该微滤膜在高效油水分离中的应用。

背景技术

含油废水是油类通过不同的途径进入水体环境形成的。含油废水不仅破坏水体生态环境，还能破坏周围土壤或者陆地的生态环境，进而危害人体或者动物的健康，从而造成极大的环境危害和社会危害。因此，有效处理含油废水从而缓解含油废水对生态环境和社会的危害，已经成为水处理研究方面的一个热点。

已经报道有多种含油废水处理方法，包括撇油法、吸附法、重力法、絮凝、生物法等。常规的含油废水处理技术如撇油法和重力法，分离效率较低而成本较高，并且只能处理含浮油的废水；絮凝法则需要引入大量化学品，会造成二次污染。而膜分离技术作为一项高效、快速、节能的新型分离技术，近年来在水处理包括含油废水处理方面的应用逐渐受到人们的关注。

现有研究结果表明，聚合物膜在油水分离方面具有独特的优势，但也存在一些问题：(1)早期研究直接采用常规超滤膜处理含油废水，膜通量和出水质量稳定，效果好，但含油废水中油和其它有机成分容易造成膜污染问题。(2)改性后的亲水性超滤膜表面基团可与水作用而在膜表面形成水分子层，从而阻碍污染物接近膜表面，可以防止膜污染。但常规超滤膜和亲水改性超滤膜的膜表面分离层孔径都较小并且较少，导致膜通量较低，因此膜分离效率低。(3)根据超浸润理论开发的类似荷叶表面特征的微孔滤膜，微孔滤膜具有粗糙结构并且膜材料表面能低，因而具有超疏水性能，可以选择性地让含油废水中油通过分离膜除去而水被截留。但这种“除油”型的膜明显存在操作上的缺陷，因为水比油密度大，水容易沉在油层下面而在膜材料表面形成水层，从而阻碍油的渗透和分离。(4)受海洋鱼类鳞片等防油污现象启发开发出的新型仿生超亲水-水下超疏油膜，可以选择性地从让含油废水中水通过分离膜除去而油被截留，通过控制膜结构甚至可以应用于乳化型含油废水的油水分离，并且可以克服膜污染等问题。然而，已经报道的此类微孔膜大部分孔径都在30μm以上，大孔径尽管可以降低流体阻力而增大膜通量，但相应的跨膜压差降低意味着膜表面以上液柱高度必须控制在几厘米以下，这对实际应用非常不利。

发明内容

为了克服现有微滤膜亲水改性方法的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种改性纳米二氧化硅。

本发明的另一目的在于提供由上述改性纳米二氧化硅和商品化偏聚氟乙烯(PVDF)共混制备得到的微滤膜。

本发明的再一目的在于提供上述微滤膜的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改性纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纳米二氧化硅分散在无水有机溶剂中，加入氨基硅烷偶联剂，在氮气保护下加热至有机溶剂沸腾，然后恒温回流反应，之后将产物洗涤、真空干燥，得到氨基化二氧化硅；

步骤(1)所述二氧化硅的粒径为50-1000nm；

步骤(1)所述的有机溶剂为甲苯、氯仿或四氢呋喃中的一种；