申请日2013.07.29
公开(公告)日2013.11.27
IPC分类号B01D71/68; B01D67/00; B01D69/12
摘要
本发明公开了一种低阻高通量耐污型水处理膜，以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超滤膜为模板，以FeCl2为还原剂，在基膜孔道内原位化学沉积生成Fe3O4纳米粒子，以获得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜，并公开了这种水处理膜的制备方法。本发明的有益效果是：使用TiO2与膜材料共混增强膜的亲水性，增大膜通量，改善膜表面的粗糙程度，延缓膜污染，延长膜的使用寿命;使用聚砜类聚合物，其有优良的化学稳定性、耐热性与机械强度;使用Fe3O4作为磁性介质合成磁性超滤膜，通过调节外加磁场实现连续分离不同分子量范围的一系列物质。与已有技术相比，具有阻力小、通量大、耐污染、寿命长等优点。
权利要求书
1.一种低阻高通量耐污型水处理膜，其特征在于：为Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜，所述磁性超滤膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超滤膜为模板，在基膜孔道内有纳米Fe3O4粒子。
2.根据权利要求1所述的低阻高通量耐污型水处理膜，其特征在于：所述纳米Fe3O4粒子是以FeCl2为还原剂，采用原位化学沉积生成。
3.根据权利要求1所述低阻高通量耐污型水处理膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜的制备：
A、TiO2溶胶的制备：室温下，在无水乙醇加入钛酸四丁酯和冰乙酸，搅拌均匀，得溶液A;在乙醇溶液中滴加浓盐酸，调节pH=1，搅拌均匀，得溶液B;将溶液B缓慢滴加到溶液A中，同时剧烈搅拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶胶;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液：将制好的TiO2溶胶在搅拌条件下滴加到含有质量分数16%～18%共混比为4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、质量分数2%磷酸三乙酯和质量分数5%磷酸的铸膜液中，在室温下连续搅拌24 h后静止脱泡24 h，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液;
C、用刮刀将上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液匀速涂在制膜板上，蒸发30 s，然后将制膜板置于凝胶浴中，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜的制备：以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜为基体膜，在无水乙醇溶液中浸润10min后平铺置于装有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中，然后缓慢加入2 mol/L的NaOH水溶液，反应50 min后将复合膜取出，经洗涤、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述铸膜液为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亚砜溶液。
说明书
一种低阻高通量耐污型水处理膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物膜分离材料领域，特别涉及一种低阻高通量耐污型水处理膜及其制备方法。
背景技术
超滤是一种以压差为动力的绿色分离技术，由于具有操作简单、无相分离、能耗低、处理效果好等优点，在生物制药、水处理等工业领域得到广泛应用。近年来对于超滤膜的研究，国内外都有报道，所制备的超滤膜可用于酶处理、废水处理等领域。随着膜分离技术的发展,研制开发高性能、多品种的膜材料已引起了人们的注意。近年来高分子共混技术的迅速发展,为新型膜材料的开发提供了简便有效的新途径。
在聚合物膜分离材料领域，聚氯乙烯(PVC)具有优良的耐酸碱、耐菌性等特点，但其凝胶膜易自发起皱，成膜性不是很理想，亲水性差、易污染、通量低等问题限制了其在超滤、微滤领域的进一步发展。如中国科学院大连化学物理研究所申请的一种聚偏氟乙烯超滤膜共混改性方法(公开号为CN 101905123 A)，该方法主要是提高了膜的抗污染性能，在亲水性能上改善较小;同时也有一些能够使膜具有永久亲水性能，如一种具有永久亲水性的聚砜中空纤维超滤膜及其制造方法(公开号为CN 1557532 A)，该方法虽然改善了膜的亲水性能，但其制造参数较多、过程繁琐，影响其工业化生产。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足之处，提供一种低阻高通量耐污型水处理膜，即Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜。
目的之二在于提供上述水处理膜的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低阻高通量耐污型水处理膜，为Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜，所述磁性超滤膜是以磺化聚醚砜-聚砜/TiO2超滤膜为模板，在基膜孔道内有纳米Fe3O4粒子。
所述纳米Fe3O4粒子是以FeCl2为还原剂，采用原位化学沉积生成。
一种低阻高通量耐污型水处理膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜的制备：
A、TiO2溶胶的制备：室温下，在无水乙醇加入钛酸四丁酯和冰乙酸，搅拌均匀，得溶液A;在乙醇溶液中滴加浓盐酸，调节pH=1，搅拌均匀，得溶液B;将溶液B缓慢滴加到溶液A中，同时剧烈搅拌;溶液A和溶液B混合完全后即得到TiO2溶胶;
B、磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液：将制好的TiO2溶胶在搅拌条件下滴加到含有质量分数16%～18%共混比为4:1的磺化聚醚砜和聚砜的聚合物、质量分数2%磷酸三乙酯和质量分数5%磷酸的铸膜液中，在室温下连续搅拌24 h后静止脱泡24 h，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液;
C、用刮刀将上述磺化聚醚砜/聚砜/TiO2铸膜液匀速涂在制膜板上，蒸发30 s，然后将制膜板置于凝胶浴中，制成磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜;
(2)Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜的制备：以磺化聚醚砜/聚砜/TiO2超滤膜为基体膜，在无水乙醇溶液中浸润10min后平铺置于装有0.2 mol/L的FeCl2乙醇溶液中，然后缓慢加入2 mol/L的NaOH水溶液，反应50 min后将复合膜取出，经洗涤、浸泡、干燥后即得Fe3O4/磺化聚醚砜-聚砜/TiO2磁性超滤膜。
所述铸膜液为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮或二甲基亚砜溶液。
本发明的有益效果是：使用TiO2与膜材料共混增强膜的亲水性，增大膜通量，改善膜表面的粗糙程度，延缓膜污染，延长膜的使用寿命;使用聚砜类聚合物，其有优良的化学稳定性、耐热性与机械强度;使用Fe3O4作为磁性介质合成磁性超滤膜，通过调节外加磁场实现连续分离不同分子量范围的一系列物质。与已有技术相比，具有阻力小、通量大、耐污染、寿命长等优点。
