[發(fā)明專利]吸附重金屬離子型抗污染雜化平板分離膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN105457505A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石月榮;趙義平;陳莉;申向;馮霞;張桂芳
• 申請（專利權(quán)）人: 天津漢晴環(huán)?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D69/06;B01D67/00;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗污染分離膜及其制備方法，具體涉及一種對汞、銅、鎳、鉻、鉛等重金屬離子具有良好吸附功能，且對蛋白質(zhì)和水體中的微生物具有抗污染性的聚偏氟乙烯/凹凸棒土雜化分離膜及其制備方法，屬于功能高分子膜技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，化學(xué)及冶金工業(yè)中含有鉛、銅、鎘、鉻、汞等重金屬離子的廢水污染正日趨嚴重，重金屬離子污染已成為嚴重的社會和環(huán)境問題，是目前迫切需要解決的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境健康、飲水安全方面的關(guān)鍵難題。

在對含重金屬離子的工業(yè)廢水進行處理時，由于傳統(tǒng)分離膜對重金屬離子不具有有效的吸附作用，而要實現(xiàn)重金屬離子的安全排放，需借助離子交換等輔助手段，或采用反滲透等復(fù)雜的工藝過程，處理成本高、過程復(fù)雜；此外，在傳統(tǒng)的膜分離技術(shù)中，膜污染問題始終是其在工業(yè)領(lǐng)域深度應(yīng)用的一個制約因素。因此，在工業(yè)廢水領(lǐng)域要開發(fā)出具有對重金屬離子吸附能力強，同時具有抗蛋白質(zhì)、微生物等污染的分離膜具有廣闊的應(yīng)用前景。

有關(guān)重金屬離子吸附的研究報道顯示，無機礦物質(zhì)材料因造價低且對重金屬離子的吸附性能明顯，在重金屬離子吸附方面尤為引人注意。凹凸棒土作為一種天然非金屬礦物質(zhì)材料，是一種具有鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其特殊的結(jié)構(gòu)使其具有很大的比表面積，物理吸附能力很強；另一方面，凹凸棒土帶有層面負電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了強的離子吸附交換能力，可以應(yīng)用到含重金屬離子的廢水處理中。

但是，凹凸棒土在水中有很好的懸浮性，盡管其具有很好的吸附能力，對于水處理領(lǐng)域來說，粉末狀的凹凸棒土無法直接投入水中使用，需要采取一定的方法進行處理。目前，較好的處理方法是采用一定的載體固載凹凸棒土，再投入水中使用。本發(fā)明人在前期發(fā)明中公開了一種吸附型高分子復(fù)合水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品（專利號ZL201020595998.1），利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發(fā)揮凹凸棒土的吸附作用。另外，公開了一種對重金屬離子吸附量大、吸附效率高的殼聚糖復(fù)合絮凝劑的制備方法及其產(chǎn)品（CN103274509A）。

針對凹凸棒土在分離膜領(lǐng)域的應(yīng)用，本發(fā)明人在前期發(fā)明中公開了一種吸附重金屬離子的PVDF雜化平板膜（專利號ZL201110254106.0）、一種重金屬離子吸附型PVDF中空纖維膜（CN102527261A）、一種吸附重金屬離子的復(fù)合中空纖維膜的制備方法及其產(chǎn)品（201310479297.X）和一種吸附重金屬離子的復(fù)合平板膜的制備方法及其產(chǎn)品（201310479299.9）。

作為一種綜合性能優(yōu)良的分離膜材料，聚偏氟乙烯（PVDF）具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的耐沖擊性、耐磨性和耐切割性能，已廣泛應(yīng)用于化工、電子、食品、紡織等領(lǐng)域。但由于其強的疏水性能使其在生物化學(xué)、工業(yè)廢水、生活污水處理等方面極易吸附蛋白質(zhì)、水體中的微生物等，導(dǎo)致嚴重的污染現(xiàn)象。另外，由于凹凸棒土具有很強的吸附能力，故對蛋白質(zhì)類物質(zhì)有吸附作用，將凹凸棒土與PVDF雜化，使得膜的污染現(xiàn)象越趨嚴重。因此，如何在保持PVDF/凹凸棒土雜化膜具有良好重金屬離子吸附性的基礎(chǔ)上，提高其抗污染性是該領(lǐng)域的一個難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種吸附重金屬離子型抗污染雜化平板分離膜及其制備方法，所述分離膜對汞、銅、鉛、鎘、鎳、鉬等重金屬離子具有良好吸附作用，且對蛋白質(zhì)、水體中的微生物等具有抗污染性。

所述吸附重金屬離子型抗污染雜化平板分離膜是以PVDF/凹凸棒土雜化膜為基膜，在膜表面通過接枝交聯(lián)構(gòu)建兩性離子凝膠層，PVDF與改性凹凸棒土的質(zhì)量比為1:0.1～1:0.5，改性凹凸棒土粒徑為300目～1000目；兩性離子改性劑MPDSAH為磺基甜菜堿類兩親性共聚物。

本發(fā)明將改性凹凸棒土均勻分散在PVDF鑄膜液中，采用相轉(zhuǎn)化法，刮制出對重金屬離子具有吸附功能的復(fù)合平板分離膜，在膜表面接枝交聯(lián)兩性離子N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸內(nèi)鹽（MPDSAH）凝膠層，利用正負電荷的靜電作用，在膜表面形成水化層，使膜抗蛋白質(zhì)及微生物污染的能力有很大提高。

具體制備步驟如下：