[發(fā)明專利]吸附重金屬離子型雜化平板分離膜及其制備方法

在審

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• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106582306A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 趙義平;秦穎璽;李山山;劉麗妍;韓永良
• 申請（專利權）人: 天津漢晴環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/06;B01D71/34;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 天津津專知識產權代理事務所(特殊普通合伙)12220
• 代理人: 胡翠

技術領域

本發(fā)明屬于膜技術領域，特別涉及一種有機/無機雜化平板分離膜的制備技術，具體涉及一種對汞、銅、鎘、鎳、鉻、鉛等重金屬離子具有高效吸附功能的聚偏氟乙烯/超支化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領域。

背景技術

近年來，化學及冶金工業(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濟發(fā)展與環(huán)境健康、飲水安全方面的關鍵難題。

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，或采用反滲透等復雜的工藝過程，處理成本高、過程復雜；此外，在傳統(tǒng)的膜分離技術中，膜污染問題始終是其在工業(yè)領域深度應用的一個制約因素。因此，在工業(yè)廢水領域開發(fā)具有對重金屬離子吸附能力強，同時具有抗蛋白質、微生物等污染的分離膜具有廣闊的應用前景。

有關重金屬離子吸附的研究報道顯示，無機礦物質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(ATP)作為一種天然非金屬礦物質材料，是一種具有鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其特殊的結構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合水凝膠的制備方法及其產品(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合絮凝劑的制備方法及其產品(CN103274509A)。

針對凹凸棒土在分離膜領域的應用，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合中空纖維膜的制備方法及其產品(201310479297.X)和一種吸附重金屬離子的復合平板膜的制備方法及其產品(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)異的力學性能、良好的耐沖擊性、耐磨性和耐切割性能，已廣泛應用于化工、電子、食品、紡織等領域。PVDF可以作為基膜承載無機凹凸棒土發(fā)揮吸附協(xié)同作用。然而，現(xiàn)存的凹凸棒土處理手段，無論是從物理上還是化學上，只是簡單的改變了凹凸棒土無機粒子的形態(tài)和表面狀態(tài)，改性方式也只是停留在線性分子改性，沒有對其進行更深層次的加工和處理。改性后的凹凸棒土吸附能力雖有提高，但提高的幅度和改性后與基體的相容性方面，仍然存在很多問題。另外，吸附重金屬離子后膜的可清洗效率低，膜重復使用方面不夠完善。因此，如何提高凹凸棒土的重金屬離子吸附能力，改善其在有機體系中的相容性及分散性，更高效發(fā)揮膜的重金屬離子可吸附和可清洗，仍是該領域的一個難題。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明擬解決的技術問題是提供一種吸附重金屬離子型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高效吸附作用。

本發(fā)明通過對無機礦物質凹凸棒土進行洗滌提純，然后采用樹狀大分子聚酰胺-胺(PAMAM)對其進行超支化改性，制備出對重金屬離子具有高吸附能力的一種吸附重金屬離子用的PAMAM改性超支化凹凸棒土(ATP-PAMAM)。并且，ATP-PAMAM吸附重金屬離子的能力隨PAMAM超支化改性代數(shù)的增加而顯著增大。

所述吸附重金屬離子型雜化平板分離膜是以PVDF為成膜基質，將發(fā)散多步法制備的PAMAM超支化改性的凹凸棒土ATP-PAMAM作為吸附劑，將ATP-PAMAM均勻分散在PVDF鑄膜液中，采用相轉化法，刮制出對重金屬離子具有高效吸附功能的雜化平板分離膜。所述吸附重金屬離子型雜化平板分離膜吸附重金屬離子后，可通過清洗液清洗高效回收吸附的重金屬離子，膜可以重復使用。

本發(fā)明所述吸附重金屬離子型雜化平板分離膜，具體制備步驟如下：