[发明专利]一种陶瓷膜的亲水改性方法

说明书

本发明提供一种陶瓷膜的亲水改性方法，以陶瓷膜为原料，通过碱性处理剂进行表面活化处理，然后浸入到阳离子醚化剂中进行表面亲水改性，则得到具有超亲水性能的抗污染陶瓷膜。本发明有助于大大简化陶瓷膜亲水改性处理工艺，阳离子醚化剂与陶瓷膜材料属于化学键合作用，有效增强亲水材料的化学稳定性和长久使用性能；此外，阳离子醚化剂属于小分子化合物，亲水改性后，不增加传质阻力。因此，通过阳离子醚化剂改性陶瓷膜，所得到的陶瓷膜亲水性好、不增加传质阻力，有效提高通量。

技术领域

本发明属于膜分离技术领域，尤其涉及一种适用于有机污染物、市政废水处理的陶瓷膜亲水改性方法。

背景技术

陶瓷膜是一种以无机陶瓷材料制备的分离膜，常见的有管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。与高分子膜相比，陶瓷膜具有更好的化学稳定性、耐酸性、耐高温性能和耐溶剂性能，在一些复杂废水处理中得到了广泛的应用。已经成功应用于食品、饮料、植（药）物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。但陶瓷膜在使用过程中由于表面污染等使得其通量衰减较快，降低了分离效率。有学者对陶瓷膜表面进行了亲水改性，通过引入亲水性超薄皮层来提高膜的抗污染性能，但膜改性过程工艺较为复杂，难以实现均匀控制或显著降低膜的渗透通量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有超亲水性能的陶瓷分离膜的制备方法。以陶瓷膜为原料，通过碱性处理剂进行表面活化处理，然后浸入到阳离子醚化剂中进行表面亲水改性，则得到具有超亲水性能的抗污染陶瓷膜。本发明有助于大大简化陶瓷膜亲水改性处理工艺，亲水试剂与陶瓷膜材料属于化学键合作用，有效增强亲水材料的化学稳定性和长久使用性能，此外，陶瓷膜的通量提高。

本发明的技术方案如下：

一种陶瓷膜的亲水改性方法，包括首先将陶瓷膜浸入到碱性处理剂中进行表面活化处理，然后将表面活化处理的陶瓷膜浸入到阳离子醚化剂中进行表面亲水改性，得到亲水性陶瓷膜（具有超亲水性能的抗污染陶瓷膜）。

所述表面活化处理具体包括如下步骤：将陶瓷膜浸入到碱性处理剂水溶液中，经过1-5小时，取出、烘干得到表面活化处理的陶瓷膜；其中碱处理剂水溶液的质量百分百浓度为2-10wt％。

所述表面亲水改性具体包括如下步骤：将经过活化处理的陶瓷膜浸入到0.5-5%的阳离子醚化剂水溶液中2-10分钟，取出后置于干燥设备或微波加热设备中处理10-30分钟，得到亲水性陶瓷膜。

所述阳离子醚化剂为3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、3-氯-2羟丙基三乙基氯化铵、3-氯-2羟丙基二甲基丁基氯化铵、3-氯-2羟丙基二甲基苄基氯化铵、3-氯-2羟丙基二甲基十二烷基氯化铵、环氧丙基三甲基氯化铵、环氧丙基三乙基氯化铵、环氧丙基二甲基丁基氯化铵、环氧丙基二甲基苄基氯化铵和环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵中的一种或几种。

所述陶瓷膜为管式膜或平板膜，包括支撑层和分离层。支撑层位于分离功能层下方。

所述的陶瓷膜材料为氧化硅、氧化铝、碳化硅或氧化锆。

所述的碱性处理剂为氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化锂和氢氧化钡中的一种或几种。

本发明的有益效果：本发明提供的是一种稳定性较强的商品陶瓷膜亲水改性方法。陶瓷膜可以是管式结构，也可以是平板结构。由于其功能层（分离层）采用了含有季氨基的阳离子醚化剂进行改性，陶瓷膜的亲水性得到了大幅提升，阳离子醚化剂与陶瓷膜表面羟基属于化学键合作用，能够实现均匀控制，小分子不易脱落，得到的亲水性陶瓷膜稳定性较好，抗菌性强，制备过程工艺简单，可以显著提高陶瓷膜的抗污染性能，拓宽了陶瓷膜使用范围，降低了清洗成本。另外，阳离子醚化剂属于小分子化合物，亲水改性后，不增加传质阻力，因此，较未改性的陶瓷膜，通量明显增加；而当引入亲水性超薄皮层来提高陶瓷膜的亲水性时，传质阻力显著提高，导致通量下降。因此，通过阳离子醚化剂改性陶瓷膜，所得到的陶瓷膜亲水性好、不增加传质阻力，有效提高通量。

具体实施方式