[发明专利]一种用于油水分离的pH响应性交联多层膜的制备方法

说明书

本发明涉及水处理领域，公开了一种用于油水分离的pH响应性交联多层膜的制备方法，由多巴胺在微滤膜上自聚沉积达到亲水改性，再将阴离子聚合物和阳离子聚合物运用层层自组装方法组装得到具有pH响应性的聚合物涂层，制得pH响应性交联多层膜；所述聚合物涂层在pH阴离子聚合物pKa条件下表面带正电荷，在pH阴离子聚合物pKa条件下表面带负电荷。本发明方法制得的pH响应性交联多层膜中，亲水性高分子与微滤膜的结合牢度高，通量大，油水分离效果佳，柔韧性好，且制备方法简单，成本低，具有pH响应特性，可循环使用。

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种用于油水分离的pH响应性交联多层膜的制备方法。

背景技术

近年来，由于石油泄漏和其他工业废水造成的油污损害，对生态环境和人体健康造成了严重的威胁。传统油水分离技术，如清油器、离心机（CN 207581418 U）、深度过滤器、浮选机等，存在着分离效率低、操作成本高、设备繁琐、易产生二次污染物等缺点，且仅适用于油水混合物的分离，并不能分离含表面活性剂稳定的乳液。对可高效低耗分离表面活性剂稳定的乳液的工艺探究，引起广泛关注和热议，但目前仍然是一个世界性的挑战。

近年来， 由压力驱动的膜被公认为是一种先进而高效的分离技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化的功能，又有高效、节能、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征在油水分离中得到了广泛的应用（CN 105413237 A、CN 105964014 A、CN 205569826U、CN 103521095 A）。由于各种能源和资源的短缺，膜分离技术将受到越来越多的关注，并将越来越多地应用于现实生活中。尽管近些年来关于膜分离技术的研究得到了长足的发展，但是膜污染，乳液分离效率低，可重复利用性变差依然是膜分离技术的主要问题。目前，常见的处理膜污染问题的方法有料液预处理（CN 103466872 A、CN 104548940 A、CN103739120 A）、膜组件设计（CN 207324166 U）和膜表面改性（CN 104474930 A、CN102139187 A、CN 103980526 A）。而表面接枝是膜表面改性中一种极为重要的方法，如原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）等。但是，这些接枝方法聚合条件严苛，过程复杂且耗时。因此，亟需进一步开发出制备方法简单，分离效率高、抗污性能好可重复使用的膜材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于油水分离的pH响应性交联多层膜的制备方法，本发明方法制得的pH响应性交联多层膜中，亲水性高分子与微滤膜的结合牢度高，通量大，油水分离效果佳，柔韧性好，且制备方法简单，成本低，具有pH响应特性，可循环使用。

本发明的具体技术方案为：一种用于油水分离的pH响应性交联多层膜的制备方法，由多巴胺在微滤膜上自聚沉积达到亲水改性，再将阴离子聚合物和阳离子聚合物运用层层自组装方法组装得到具有pH响应性的聚合物涂层，制得pH响应性交联多层膜；所述聚合物涂层在pH阴离子聚合物pKa条件下表面带正电荷，在pH阴离子聚合物pKa条件下表面带负电荷。本发明的交联多层膜可随pH变化实现油水分离和再生回用。

本发明的pH响应性交联多层膜在不同pH条件下随聚丙烯酸电荷性质的变化可发生电荷翻转：在pHpKa的条件下，聚丙烯酸中羧酸质子化，不带电，多层膜表面呈现正电荷状态，有利于乳化油发生破乳；在pHpKa的条件下聚丙烯酸中羧酸去质子化，转变成羧根离子，中和掉季胺化壳聚糖的正电荷，并使膜表面呈现负电荷状态，减少膜污染。并且在长时间抽滤条件下，分离效率可大于80%，通量回复率可达100%。本发明的pH响应性交联多层膜的接触角小于10^o，水下呈现超疏油性质，碱性条件下更亲水。所制备的膜用于含油废水的处理，可同时实现高的分离效率和抗污性能。

作为优选，所述pH响应性交联多层膜的制备方法包括以下步骤：

1）称取的多巴胺盐酸盐溶于三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液中，配成多巴胺盐酸盐溶液；