[發明專利]一種利用氫氧化鋁膠體對聚丙烯濾膜親水改性的方法

有效

• 申請號: 201610002400.5
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105617883B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 郭風祥;牟華;胡祎萌;臧鶴超;王起維;王鑫;張照文;袁健;周忠海
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;B01D67/00
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司37101
• 代理人: 尚欣

技術領域

本發明屬于膜技術及膜表面改性技術領域，具體涉及一種利用氫氧化鋁膠體對聚丙烯濾膜表面親水改性以提高其抗污染性能的方法。

背景技術

膜污染是指被處理的物料中的微生物、懸浮微粒、膠體粒子或溶質大分子等由于存在濃差極化，剩余污染等機制而與超濾膜發生物理、生物化學作用，從而引起膜表面吸附或膜孔內沉積微粒、膠體粒子或溶質大分子，造成膜孔徑變小乃至膜孔堵塞，使超濾膜產生通量與分離特性的可逆或不可逆變化的現象。當前，制約超濾膜技術推廣與應用的主要因素就是膜污染。而船舶污水處理中，污水水質不穩定，COD含量過高，船體晃蕩嚴重，膜污染更加嚴重。

聚丙烯具有力學性能優良，耐壓性強，物理、化學穩定性高，成本低，通量高等優勢，受到膜科技工作者的重視。目前，該類材料已用于制備微濾膜、超濾膜等，相關產品廣泛應用于醫藥、化工、食品、飲料等行業的水處理、分離提純、酶固定化、生物藥劑等的分離領域。盡管如此，但是聚丙烯材料分子結構中的支鏈較短，并且缺乏極性親水基團，因而表面能較低，其接觸角約為110°，疏水性較強。在進行陸地及船舶污水處理應用過程中，其疏水的表面結構，使得水分子難以附著與潤濕，導致水分子濾過壓力增高，水通量降低；同時，由于具有相似的非極性結構，聚丙烯的疏水表面容易吸附高分子、高粘性的有機物、膠體及微生物團聚體，從而造成膜污染，從而導致超濾膜通量降低，膜濾過壓力增高，增加水處理成本；此外，膜污染難以清洗，并且使用強酸、強氧化性化學試劑的清洗容易導致超濾膜的老化，降低超濾膜的使用壽命。這些缺陷的存在限制了聚丙烯分離膜的應用。因此，對現有的聚丙烯超濾膜進行表面改性，制備親水性、抗污染聚丙烯超濾膜已成為超濾膜研究及水處理科技與應用中的重要發展方向。

對聚丙烯超濾膜進行親水改性從而提高其抗污染性能是解決聚丙烯膜污染問題的有效途徑。目前，對聚丙烯超濾膜進行親水改性的技術方法主要包括材料共混、表面涂覆、表面化學氧化、表面接枝、表面等離子體處理等，而在進行聚丙烯超濾膜改性的選擇時，成本與抗污染性能的適用范圍是關鍵的影響因素。表面涂覆是一種操作簡便、成本較低、獨立于超濾膜加工制備工藝的膜親水改性技術方法，是聚丙烯材料及制膜技術研究的熱點；氫氧化物膠體具有多羥基結構，帶有電荷，比表面積高等特性，一方面涂層能夠隔離水溶液、污染物與超濾膜表面接觸，同時多羥基結構能夠改善聚丙烯的表面分子結構，提高其親水性，增加了有機污染物在超濾膜表面沉積的勢壘，從而減緩超濾膜的污染；另一方面，膠體所帶的電荷，能夠與水溶液體系中的膠體、微生物團聚體等相互作用，利用電中和效應，破壞他們的穩定結構，形成絮凝效應，從而減少其在超濾膜表面的沉積；第三，膠體具有較大的比表面積，能夠對水溶液體系中的部分難溶鹽、氧化物、重金屬離子等進行吸附，減少膜孔堵塞。氫氧化鋁膠體涂層，具有酸堿兩性的特性，無需強氧化劑即可去除，從而在清洗過程中大幅減少超濾膜的老化。因而，將氫氧化鋁膠體涂覆用于超濾膜的表面改性，聚丙烯超濾膜的抗污染性能與耐久性將得到提高。

專利[申請號：201310269470.3]提出一種利用多巴胺或多巴胺衍生物在聚烯烴中空纖維超濾膜表面和膜孔內生成親水改性層的方法。專利[申請號：201310364679.8] 種應用聚苯胺原位聚合法對聚烯烴超濾膜進行改性的方法，利用聚苯胺良好的親水性和電荷性質，解決傳統聚烯烴超濾膜親水性差，通量低且易受有機物污染的技術問題。專利[申請號：201310473160.3]提出一種利用改性劑分子中的活性基團與無機抑菌劑發生配位絡合作用，從而對聚丙烯中空纖維膜組件抗污染改性的技術方法。專利[授權號：ZL03130414.1]提出一種利用鐵鹽與堿進行預涂覆，從而提高超濾膜的抗污染性能與通量的技術方法。目前，而利用兩性Al(OH)₃膠體對超濾膜進行親水改性尚未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用氫氧化鋁膠體對聚丙烯濾膜表面親水改性，以降低聚丙烯濾膜表面與純水的接觸角，提高潤濕性能，提高其抗污染性能的方法。

一種利用氫氧化鋁膠體對聚丙烯濾膜親水改性的方法，取表面活性劑溶液對聚丙烯濾膜進行表面預處理，然后用水對濾膜表面進行清洗，將清洗后的濾膜固定于涂覆容器中，使濾膜的待涂覆表面與氫氧化鋁膠體流向平行，對所述涂覆容器保持恒溫，控制涂覆溫度；利用水力循環的方式將氫氧化鋁膠體涂覆在濾膜表面，得到親水改性的聚丙烯濾膜。