[發明專利]一種改性納米二氧化硅和PVDF微濾膜及其用途

有效

• 申請號: 201710316605.5
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107200848B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張干偉;白仁碧;沈舒蘇;周曉吉;鄧揚
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01D71/34;B01D67/00;B01D61/14;B01D17/022;C02F1/40;C02F1/44
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭煒綿

本發明公開了一種改性納米二氧化硅和PVDF微濾膜及其用途，該二氧化硅的制備方法包括以下步驟：首先將納米二氧化硅與氨基硅烷偶聯劑反應，制得氨基化二氧化硅；再加入石蠟，制得表面覆蓋氨基化二氧化硅的石蠟球；接著加入酸捕捉劑，在冰水浴條件下滴入溴代烷基酰溴或溴代烷基酰氯，得到二氧化硅引發劑；再加入單體、溴化亞銅和配基，反應后得到聚合物接枝二氧化硅；將該產物分散在α?甲氧基?ω?羧基聚乙二醇溶液中，攪拌反應后得到本發明的改性納米二氧化硅。本發明的納米二氧化硅顆粒表面的容易和PVDF混溶的聚合物鏈段能夠在成膜后固定納米二氧化硅顆粒，增強膜表面微納米結構的穩定性，從而使所得親水改性微濾膜具有很好的耐用性。

技術領域

本發明屬于聚合物膜材料領域，具體涉及一種新型改性納米二氧化硅，及由該改性納米二氧化硅制備得到微濾膜，以及該微濾膜在高效油水分離中的應用。

背景技術

含油廢水是油類通過不同的途徑進入水體環境形成的。含油廢水不僅破壞水體生態環境，還能破壞周圍土壤或者陸地的生態環境，進而危害人體或者動物的健康，從而造成極大的環境危害和社會危害。因此，有效處理含油廢水從而緩解含油廢水對生態環境和社會的危害，已經成為水處理研究方面的一個熱點。

已經報道有多種含油廢水處理方法，包括撇油法、吸附法、重力法、絮凝、生物法等。常規的含油廢水處理技術如撇油法和重力法，分離效率較低而成本較高，并且只能處理含浮油的廢水；絮凝法則需要引入大量化學品，會造成二次污染。而膜分離技術作為一項高效、快速、節能的新型分離技術，近年來在水處理包括含油廢水處理方面的應用逐漸受到人們的關注。

現有研究結果表明，聚合物膜在油水分離方面具有獨特的優勢，但也存在一些問題：(1)早期研究直接采用常規超濾膜處理含油廢水，膜通量和出水質量穩定，效果好，但含油廢水中油和其它有機成分容易造成膜污染問題。(2)改性后的親水性超濾膜表面基團可與水作用而在膜表面形成水分子層，從而阻礙污染物接近膜表面，可以防止膜污染。但常規超濾膜和親水改性超濾膜的膜表面分離層孔徑都較小并且較少，導致膜通量較低，因此膜分離效率低。(3)根據超浸潤理論開發的類似荷葉表面特征的微孔濾膜，微孔濾膜具有粗糙結構并且膜材料表面能低，因而具有超疏水性能，可以選擇性地讓含油廢水中油通過分離膜除去而水被截留。但這種“除油”型的膜明顯存在操作上的缺陷，因為水比油密度大，水容易沉在油層下面而在膜材料表面形成水層，從而阻礙油的滲透和分離。(4)受海洋魚類鱗片等防油污現象啟發開發出的新型仿生超親水-水下超疏油膜，可以選擇性地從讓含油廢水中水通過分離膜除去而油被截留，通過控制膜結構甚至可以應用于乳化型含油廢水的油水分離，并且可以克服膜污染等問題。然而，已經報道的此類微孔膜大部分孔徑都在30μm以上，大孔徑盡管可以降低流體阻力而增大膜通量，但相應的跨膜壓差降低意味著膜表面以上液柱高度必須控制在幾厘米以下，這對實際應用非常不利。

發明內容

為了克服現有微濾膜親水改性方法的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種改性納米二氧化硅。

本發明的另一目的在于提供由上述改性納米二氧化硅和商品化偏聚氟乙烯(PVDF)共混制備得到的微濾膜。

本發明的再一目的在于提供上述微濾膜的用途。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種改性納米二氧化硅的制備方法，包括以下步驟：

(1)將納米二氧化硅分散在無水有機溶劑中，加入氨基硅烷偶聯劑，在氮氣保護下加熱至有機溶劑沸騰，然后恒溫回流反應，之后將產物洗滌、真空干燥，得到氨基化二氧化硅；

步驟(1)所述二氧化硅的粒徑為50-1000nm；

步驟(1)所述的有機溶劑為甲苯、氯仿或四氫呋喃中的一種；