[发明专利]用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法，属于超滤膜技术领域，本发明公开了一种超滤膜，包括：无机制膜材料，无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10‑30nm；功能制膜材料，功能制膜材料包括氧化石墨烯；基底膜材料为PVDF；无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中。本发明获得的超滤膜，膜通量高，超滤膜的膜通量在400L/(m²·h)以上；截留率好，超滤膜的截留率在89％以上；抗污染能力好，超滤膜的抗污染能力在60％以上；机械强度好，超滤膜的拉伸强度在15N以上，超滤膜的断裂伸长率在4.5％以上。

技术领域

本发明属于超滤膜技术领域，具体涉及一种用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法。

背景技术

超滤膜是一种孔径在0.01-0.1μm范围内的微孔分离膜，通常用截留分子量来表征其孔径。超滤膜已经被用于去除水中或其他溶液中的细菌、乳化油、金属氧化物、胶体、蛋白质等分子量大的物质。

聚偏氟乙烯具有极好的耐气候性和化学稳定性，在波长200-400nm的紫外线下照射一年，其性能基本不变；在室温下不受酸、碱等强氧化剂和卤素的腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，只溶于强的极性溶剂，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)等。聚偏氟乙烯(PVDF)以其上述诸多的优良特性，被广泛地应用于膜分离领域。但由于PVDF膜的疏水性，使其在应用于含油脂类污染物分离过程中，容易产生污染物吸附，造成膜污染，限制了其在污水分离领域的应用。因此对PVDF膜改性增强其分离性能和抗污染性成为人们研究的主要方向。PVDF改性方法主要有表面改性和共混改性法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于污水处理的、膜通量高的、截留率好的、抗污染能力好的、机械强度好的超滤膜。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种超滤膜，包括：

基底膜材料为PVDF；

无机制膜材料，无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10-30nm；

功能制膜材料，功能制膜材料包括氧化石墨烯；

无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中无机制膜材料和功能制膜材料的比例关系为质量比8：1-8。氧化石墨烯碳层表面分布有大量的含氧官能团(羟基、羧基、环氧基)使其拥有很好的亲水性，因而将其与PVDF共混制膜，可以提高膜的亲水性，进而改善膜的抗有机污染性能。无机纳米粒子可以降低PVDF超滤膜表面接触角，增加其亲水性，提高其抗污染能力。PVDF稳定性好，耐腐蚀性能好，提供超滤膜优异的稳定性和耐腐蚀性。

优选地，无机纳米粒子为二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和四氧化三铁中至少一种。

优选地，功能制膜材料还包括聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯中至少一种。聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯与上述材料共混制备获得超滤膜，进一步提高超滤膜的亲水性，提高超滤膜的膜通量，提高超滤膜的截留率，提高超滤膜的抗污染能力，改善超滤膜的机械性能。

本发明公开了上述超滤膜在污水处理中的用途。

本发明的目的在于提供一种可用于污水处理的、膜通量高的、截留率好的、抗污染能力好的、机械强度好的超滤膜的制备方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种超滤膜的制备方法，包括：将无机制膜材料、功能制膜材料和基底膜材料与溶剂通过浸没沉淀相转化法制备得到超滤膜；浸没沉淀相转化法包括物料混合、水浴搅拌、超声波处理、静置熟化、刮膜、水浴凝固及成膜步骤。