[發(fā)明專利]一種支撐層功能化的吸附增強型復合超濾膜的制備及應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410814513.6
• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104492286A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 魏俊富;劉凱;趙孔銀;周翔宇;劉娜娜
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/34;B01D69/12;B01D67/00;C02F1/44
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明屬于膜制備與應用領域，具體涉及到一種紫外輻照接枝功能單體改性無紡布用于制備膜支撐層的復合超濾膜方法。本發(fā)明選用不同極性的功能單體改性無紡布支撐層，賦予了材料表面不同的親疏水性質，用于復合超濾膜的支撐層，制備出一種具有優(yōu)良力學性能，同時將無紡布的吸附作用和膜的過濾作用集于一身的復合超濾膜。本發(fā)明實用范圍廣，可用于污水處理和自來水的深度處理等。

背景技術

超濾(ultrafiltration，簡稱UF)是在靜壓差推動力作用下進行的液相篩孔分離過程。超濾膜分離層中存在一定形狀和大小的膜孔，在一定壓力的推動下，原料液中溶劑和小溶質粒子從高壓的料液側透過膜孔到達低壓側，一般稱為透過液，而大粒子組分被膜阻攔，在高壓側濃度增大，從而達到分離純化產物的目的【Membrane?technology：Developments?in?ultrafiltration?technologies.Filtration+Separation，2012，49：28-33】。作為一種新型分離技術，在超濾膜材料中，應用較廣泛的有聚砜膜、聚偏氟乙烯膜等較多材料，但在使用的過程中發(fā)現(xiàn)超濾膜的分離有限，特別是在污水處理、自來水的深度處理中，對于一些較小分子量，直徑遠小于膜孔的污染物質無能為力，在水處理過程中，通常采用混凝加過濾的處理工藝或者通過往水中添加活性炭吸附小分子的污染物再通過超濾處理將活性炭過濾【Treatment?of?coal?gasification?wastewater?by?membrane?bioreactor?hybrid?powdered?activated?carbon(MBR-PAC)system.Chemosphere，2014，117：753-759】雖然有較好的去除效果，但過程較繁瑣，分步處理費時費力，而且容易造成顆粒活性炭在膜表面堆積，造成膜污染從而減短膜的使用壽命。基于目前的研究和應用現(xiàn)狀，我們期望制備出一種能將過濾作用和吸附作用集于一身的復合膜結構，不僅能夠去除大分子的污染物，也能夠對小分子的污染物具有較好去除作用的復合超濾膜。

在膜的制備領域，為了增強膜材料的機械性能，通常選用適宜的材料作為膜的支撐層，比如無紡布支撐層，工藝和技術比較成熟，在不同領域得到較廣泛應用【Novel?polysiloxaneimide/polyetherimide/non-woven?fabric?composite?membranes?for?organophilic?pervaporation.Journal?of?Membrane?Science，2014，472：77-90】【SiO2-coated?polyimide?nonwoven/Nafion?composite?membranes?for?proton?exchange?membrane?fuel?cells.Journal?of?Membrane?Science，2011，367：265-272】。考慮到無紡布的空間結構，單根纖維絲束的無序排列，其吸附作用尚未完全開發(fā)出來，由于聚丙烯纖維表面較低的活化能，吸附作用較弱，為了改變聚丙烯無紡布的表面性質，優(yōu)化其吸附作用，通過紫外輻照接枝技術將帶有不同基團的丙烯酸脂類功能單體接枝到材料表面，制備出具有不同極性、不同親疏水性的功能化的無紡布，用于復合膜的支撐層結構，通過測試和應用，增強了超濾膜的機械性能和吸附性能，成功制備出能將過濾作用和吸附作用集于一身的復合膜結構，既能夠去除大分子的污染物，也能夠對小分子的污染物具有較好去除作用的復合超濾膜。

發(fā)明內容

針對超濾膜在污水處理和自來水深度處理中所存在的問題，本發(fā)明旨在通過紫外輻照接枝技術，將不同極性的功能單體接枝到無紡布表面，改變無紡布材料的表面性能，將功能化的無紡布用于復合膜的支撐層結構，制備出一種將膜的過濾作用和功能化無紡布支撐層的吸附作用集于一身的復合超濾膜結構。測試表明：該復合膜除了具有較優(yōu)的力學性能外，通過過濾實驗室配制的微量有機物污染溶液，復合超濾膜具有較好的去除效果。本專利通過紫外輻照接枝技術將不同極性的功能單體接枝到無紡布上，制備出具有不同極性的功能化無紡布層，用于復合超濾膜的支撐結構，成功制備出將膜的過濾作用和無紡布的吸附作用集于一身的復合過濾超濾膜，得到一種應用型更廣泛的新型結構的膜過濾材料。本發(fā)明具體制備步驟如下：

a)選用超細纖維制備的無紡布，用乙醇清洗掉生產過程中添加的助劑，用清水洗3-4遍，烘干待用；