[发明专利]固定原位生长银纳米粒子的超双亲油水分离膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种固定原位生长银纳米粒子的超双亲油水分离膜的制备方法：将聚合物高分子膜基材溶于有机溶剂，然后添加亲水性改性剂、交联剂和引发剂，搅拌溶解，静置脱泡，得到铸膜液；将所得铸膜液在聚合物支撑层上进行刮膜，接着将膜浸入银氨溶液中，再向银氨溶液中加入葡萄糖溶液，在25～60℃下进行相转化2～60min，之后取出清洗，干燥，得到超双亲油水分离膜；本发明制备的超双亲油水分离膜对不同类型的乳液均具有良好的分离性能，同时还具有优异的稳定性与较高的机械强度，在油水分离、污水处理及海洋石油泄漏中均具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于高分子膜分离技术领域，具体涉及一种原位生长银纳米粒子制备聚合物超双亲油水分离膜的方法。

背景技术

在过去的几十年里，膜技术逐渐成为一种流行的分离技术。在工业过程中使用膜有许多显著的优点，例如，没有相变或化学添加剂，模块化易于扩大，操作简单，相对低能耗等。因此，膜技术已被广泛应用于水处理、气体净化、食品加工、医药工业、环保等领域。膜是膜分离技术的关键，直接影响工艺效率和实际应用价值。目前，几乎所有工业用膜都是由无机材料和/或有机聚合物制成的，后者在现有膜市场上占主导地位。有机聚合物的例子包括聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚四氟乙烯(PTFE)。聚合物膜由于其优异的热稳定性、良好的耐化学性和成膜性能，已广泛应用于科研和工业生产。

聚合物膜在水处理中的污染和膜接触器的润湿性是制约其应用的两个主要问题。污染和湿润会降低膜的效率，降低膜的性能，从而增加运行成本，甚至导致膜失效。对聚合物膜进行适当的亲水性改性，可以有效地提高膜的耐污性或润湿性。通过有机-无机杂化的方式，将无机纳米粒子与聚合物相结合，是改善膜抗污染能力的有效手段。常用的无机纳米粒子包括氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化硅(SiO₂)、碳纳米管(CNT)以及氧化石墨烯等。但是在成膜的过程中，无机纳米粒子与聚合物膜的相容性较差，容易在膜材料结构中团聚，导致分离膜的抗污染性不稳定。

本发明通过原位生长直接在表面固定银纳米颗粒，得到的聚合物超双亲油水分离膜具有高强度、高通量的特点，且在油水分离过程中通量稳定，分离性能优异，在油水分离、污水处理及海洋石油泄漏中均具有广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的是公开一种通过原位生长直接在表面固定银纳米颗粒制备聚合物超双亲油水分离膜的方法，解决膜在分离过程中产生严重的膜污染现象，导致通量下降的问题。作为聚合物膜的凝固浴，采用在相转化的过程中原位生长银纳米粒子从而将银纳米粒子很好的固定在膜孔道与表面上，得到一种多孔超双亲油水分离聚合物膜，可以用于实现高效的油水分离。

本发明的技术方案如下：

一种固定原位生长银纳米粒子的超双亲油水分离膜的制备方法，所述制备方法为：

将聚合物高分子膜基材溶于有机溶剂，然后添加亲水性改性剂、交联剂和引发剂，搅拌溶解，静置脱泡，得到铸膜液；将所得铸膜液在聚合物支撑层上进行刮膜，接着将膜浸入银氨溶液中，再向银氨溶液中加入葡萄糖溶液，在25～60℃下进行相转化2～60min，之后取出清洗，干燥(20～80℃)，得到超双亲油水分离膜；

所述聚合物高分子膜基材为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚丙烯腈；

所述有机溶剂为磷酸三乙酯(TEP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或两种以上任意比例的混合溶剂；

所述亲水性改性剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇；

所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；

所述引发剂为2,2-偶氮二异丁腈或偶氮二异丁酸二甲酯；