[發(fā)明專利]高抗油污染油水分離膜及其制備方法

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• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104607060A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷晶;涂凱;陳順權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所
• 主分類號: B01D71/32
• 分類號: B01D71/32;B01D69/02;B01D67/00;B01D17/022
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 李海恬;萬志香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜分離領(lǐng)域，特別是涉及一種高抗油污染性油水分離膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人口的遞增，城市生活環(huán)境負(fù)荷越來越大，資源匱乏問題明顯突出。如何提高資源的利用效率，減少能源消耗量，是一個(gè)值得深入研究的課題。餐廚垃圾是城鎮(zhèn)生活垃圾的主要部分，其主要成分包括淀粉類食物、植物纖維、動物蛋白和脂肪等有機(jī)物，具有含水率高，油脂、鹽份含量高，易腐爛發(fā)臭，不利于普通垃圾車運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。餐廚垃圾主要來源于餐飲服務(wù)業(yè)、企事業(yè)單位食堂和家庭等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。隨著我們國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的逐漸加快，餐廚垃圾的產(chǎn)量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢。餐廚垃圾中淀粉和蛋白質(zhì)類物質(zhì)可以通過發(fā)酵堆肥再資源化，但是這種方法回收物的價(jià)值低，大部分化和能都以熱量的形式散去，餐廚垃圾中的廢油便于單獨(dú)收集，可用作生產(chǎn)生物燃料和航空燃油等，也是某些化工過程的上等原料，再利用的價(jià)值高。

目前，采用的①以金屬材料聚集浮油滴進(jìn)行餐廚垃圾廢水殘油的收集，雖能夠快速分離出潲水浮油，但是對于小顆粒懸浮油和溶解油無能為力，分離回收效率低；②對金屬聚油網(wǎng)膜通過表面涂覆、表面處理以及在泡沫材料上復(fù)合金屬鍍層制備泡沫狀金屬油水分離膜，提高原金屬材料的親油性，實(shí)現(xiàn)殘油的深度回收，但金屬材料改性成本高，且易被殘油污染，使用壽命不可控。

聚合物膜分離技術(shù)是一種新型的分離技術(shù)，它處理過程簡單，能耗低，便于自動化控制，廣泛的應(yīng)用于飲用水凈化、廢水處理和物料分離提取領(lǐng)域。早在1999年專利99124544.X就報(bào)道了一種壓力式膜分離油水分離器。但與其他含油廢水不同，餐廚垃圾廢水殘油粘度大，易于粘附在膜材料表面，造成膜處理能力損失，能耗增大，壽命縮短。從材料結(jié)構(gòu)分析，含有親水基團(tuán)結(jié)構(gòu)的材料具有很好的親水性，能夠有效抵抗疏水性油脂的吸附，許多研究工作者已嘗試采用不同的方法提高膜材料的親水性和疏油性，制備所述的抗油污性分離膜材料，其中具有代表意義的方法主要是下述幾種方法：

①將親水性的聚乙二醇鏈段接枝在疏水性的偏氟乙烯主鏈骨架上，在支鏈尾端采用四氟乙烯封端。這種兩親性的材料水接觸角與基質(zhì)聚合物混合制備出具有良好親水疏油特性的分離膜材料，且膜的分離性能可通過功能性聚合物親水親油鏈段比例和功能聚合物與基質(zhì)聚合物混合比例控制，可根據(jù)不同種類油的性質(zhì)靈活調(diào)節(jié)。

②以正硅酸乙酯改性醋酸纖維素，分別以鹽酸和氫氧化鈉溶液為凝固浴制備制備具有良好截留特性的抗油污分離膜。醋酸纖維素是一種親水性的聚合物材料，本身具有良好的抗油污黏附性質(zhì)，正丁酸乙酯改性以提高膜材料的分離含油廢水效率。

③以兩親性的聚乙烯-乙烯醇為制膜原材料，通過化學(xué)交聯(lián)提高膜材料的強(qiáng)度。交聯(lián)聚乙烯-乙烯醇具有大量的羥基，分離膜材料能夠持續(xù)抗油污粘附。

然而，上述三種方法，第①種方法制備的功能性聚合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以大量制備用于工業(yè)放大；第②種以天然高分子材料為制膜基材，高親水性材料溶劑與凝固浴交換速度慢，制備的膜通量低，結(jié)構(gòu)難以控制，長期使用膜材料強(qiáng)度會急劇降低，使用壽命短；第③種方法制備過涉及到化學(xué)反應(yīng)，不同批次之間反應(yīng)程度難以控制均一，制備的膜差別大。

聚偏氟乙烯(聚偏氟乙烯)以其優(yōu)良的耐腐蝕性、耐溶劑型、耐候性及機(jī)械性能而日益廣泛的應(yīng)用于膜分離技術(shù)，利用其作為膜材料廣泛應(yīng)用于廢水處理、生活污水回用和反滲透水預(yù)處理等領(lǐng)域。但是由于材料本身的疏水特性，聚偏氟乙烯膜材料即使起始通量很高，在使用過程中會吸附一層疏水性的物質(zhì)導(dǎo)致滲透通量降低，且這些物質(zhì)與膜之間的結(jié)合力比較強(qiáng)，短時(shí)間的反沖洗也不能除去表面吸附層。

因此，現(xiàn)有用于油水分離的高抗油污性膜分離材料的制備方法還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高抗油污染性油水分離膜及其制備方法。

解決上述技術(shù)問題的具體技術(shù)方案如下：

一種高抗油污染油水分離膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚偏氟乙烯、溶劑和添加劑在50-150℃條件下混合，溶解，得混合溶液；所述聚偏氟乙烯和溶劑、添加劑的重量份配比為10-20:60-70:15-30；

(2)將混合溶液經(jīng)制膜設(shè)備擠出，再采用非溶劑致相分離法固化成膜；

(3)漂洗經(jīng)步驟(2)處理的膜，并在漂洗前或漂洗后用化學(xué)溶液進(jìn)行后處理；

(4)將經(jīng)步驟(3)處理的膜在室溫條件下晾干，即可；

所述溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的至少一種；