[發明專利]一種利用生物制劑進行PVA接枝的膜表面親水改性方法

有效

• 申請號: 201210435124.3
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102974238A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李方;楊林明;黃禮超;朱云鋒;潘婷;李勇;汪帥
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D69/04;B01D69/06;B01D69/08;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于膜材料改性方法領域，特別涉及一種利用生物制劑進行PVA接枝的膜表面親水改性方法。

背景技術

膜分離技術作為一種高效的污水處理技術，具有處理效果好、出水水質穩定、設備簡單、占地面積少和操作方便等優點，中空纖維膜由于制作工藝簡單、成本低，逐漸成為微濾膜和超濾膜的主流，微濾/超濾的中空纖維膜出水可以滿足當前及未來對污水排放標準的要求，在廢水資源化成為趨勢、污水排放標準越來越嚴格的當前，無疑具有極強的發展潛力和市場前景。

目前應用在污水處理領域的采用微濾或大孔徑超濾膜，這些膜對污水中顆粒、膠體具有良好的攔截作用。但由于目前市場上的膜材質絕大部分為PDVF、PES等疏水性物質，在處理含油廢水或者乳化液廢水時，往往使膜通量衰減，且難以清洗。PVA是一種非常理想的親水性高分子材料，由于強度、成本等原因不能成為好的膜材料，但可以作為理想的膜改性材料，但如何使PVA接枝到膜表面一直是研究的熱點。最新研究表明，多巴胺在水溶液中可氧化生成聚合多巴胺，該物質可與含氨基或磺酸基的有機物發生共價鍵反應。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用生物制劑進行PVA接枝的膜表面親水改性方法。該膜改性方法操作簡單，在處理含油廢水或者乳化液廢水有效降低運行費用，適用于油田、化工、食品加工含油廢水或者乳化液污水處理和中水回用；本發明的過濾出水水質安全可靠，可達中水回用水質要求。

一種利用生物制劑進行PVA接枝的膜表面親水改性方法，包括：

（1）將聚乙烯醇PVA和二甲基亞砜DMSO混合后，攪拌下加熱至50~60℃，靜置過夜，滴加濃硫酸調節pH至3~4，再加入氨基酸，在110～120°C下反應8~16h，然后抽濾、分離提純，得到聚乙烯醇和氨基酸接枝共聚物；其中聚乙烯醇和氨基酸的摩爾比為1:1；

（2）將膜分別在異丙醇和純水中浸泡，完成浸潤處理；

（3）多巴胺加入緩沖溶液中，配制成多巴胺溶液，將上述膜過濾表面與多巴胺溶液接觸反應，利用空氣進行曝氣攪拌反應，水沖洗干凈，浸泡，即得涂覆聚合多巴胺的膜；其中膜支撐層不與多巴胺溶液接觸；

（4）聚乙烯醇和氨基酸接枝共聚物加入緩沖溶液中，配制成聚乙烯醇和氨基酸接枝共聚物溶液，把涂覆聚合多巴胺的膜浸沒在接枝共聚物溶液中，攪拌反應，沖洗干凈，密封包裝。

所述步驟（1）中的氨基酸為甘氨酸或丙氨酸，聚乙烯醇PVA的分子量范圍為2,000～200,000。

所述步驟（1）中抽濾、分離提純方法為：將反應物減壓抽濾，濾液倒入裝有丙酮溶液中,立刻有淡黃色沉淀析出,再次減壓抽濾，得黃色的固體物，該固體物加熱攪拌下溶入DMSO中，抽濾，母液倒入丙酮中，立刻有固體物析出，再次抽濾，得到黃色固體。

所述步驟（2）中膜為有機超濾膜、有機微濾膜或無機陶瓷微濾膜，

所述有機超濾膜、有機微濾膜的材質為PES、PVC、PS、PVDF或PP。

所述步驟（2）中異丙醇中浸泡時間為0.5～2小時，純水中浸泡時間為12~24小時。

所述步驟（3）、（4）中緩沖溶液為Tris-鹽酸緩沖溶液，pH值為8.8。

緩沖溶液制備方法：將體積為n升0.1mol/L三羥甲基氨基甲烷溶液與體積0.17n升0.1mol/L鹽酸混勻并稀釋至2n升，加入氫氧化鈉溶液，調節pH至8.8。

所述步驟（3）中多巴胺溶液的濃度為5～10g/L，多巴胺為鹽酸多巴胺。

所述步驟（3）中反應時間為0.5~2小時，反應時間由膜孔徑而定，反應原理為：

形成聚合多巴胺，沉積在膜表面。

所述步驟（3）中在乙醇中浸泡，浸泡時間為20~30min。

所述步驟（4）中聚乙烯醇和氨基酸接枝共聚物溶液的濃度為1g/L。

所述步驟（4）中反應溫度為60~80℃，反應時間為0.5~2小時，用質量分數為0.02%疊氮化鈉溶液沖洗干凈。

本發明利用鹽酸多巴胺在緩沖液中氧化成聚合多巴胺并在中空纖維膜表面沉積，形成聚多巴胺親水層，再把具有強親水性的聚乙烯醇和氨基酸接枝共聚物再接枝到聚合多巴胺上，形成強親水性表面，接枝后的膜能夠有效的防止疏水性污染物的吸附和膜孔堵塞，并提高水通量，特別適用于含油廢水和乳化液廢水的處理。

有益效果

（1）本發明適用于平板膜、中空纖維膜和管式膜的表面改性；