[發明專利]一種可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜的制備方法

在審

• 申請號: 201810603729.6
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108905651A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 陳芃濤;敖成鴻;盧燦輝;張偉;邱毓芳;許瑋柏;許馨元
• 申請（專利權）人: 石獅市川大先進高分子材料研究中心
• 主分類號: B01D71/38
• 分類號: B01D71/38;B01D71/10;B01D71/08;B01D69/12;B01D17/022
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜的制備方法，包括（1）配制聚合物基體溶液，（2）將含羥基的基材與聚合物基體溶液結合，一步實現加速凝膠化和引入帶電官能團，得到可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜。本發明一方面通過聚合物基體溶液賦予含羥基的基材高比表面能而獲得超親水水下超疏油性，進而可實現油水的高效分離；另一方面，引入帶電官能團，通過靜電相互作用吸附有機染料，從而去除有機染料，最終實現僅靠重力分離油水乳液的同時去除染料污染物。

技術領域

本發明屬于化工及高分子功能材料技術領域，具體涉及一種可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜的制備方法。

背景技術

近年來，由于工業化發展和人口的快速增長，水資源短缺和水污染成為迫切需要解決的問題。因此，人們為處理水中的有毒有機污染物方面付出了巨大的努力。許多可行的技術已經應用于水凈化處理，然而污染物種類多樣，大部分已報道的方法不能同時處理多種污染物。在復雜的水污染物中，不溶性的油和水溶性的染料是最主要的污染物，它們難以降解,不僅會造成環境污染而且會威脅人類的健康。因此，去除水中的不溶性油和水溶性染料應受到更多的關注。

相比于傳統的油水分離技術，新型超浸潤材料具有高分離效率、高選擇性以及低能耗等優勢。超浸潤材料分為超疏水超親油材料和超親水水下超疏油材料，超親水水下超疏油材料優異的防油污性能，使得其避免了超疏水材料被油二次污染的缺點，被廣泛用于含油污水處理。附著親水聚合物、無機納米顆粒，電化學陽極化，化學刻蝕等方法用于賦予材料超親水水下超疏油性，可有效分離油水混合液。然而這些方法需要使用昂貴設備或者有毒試劑。此外，大部分油水分離材料不可生物降解，材料后置處理成為一個艱難的問題。一般情況下，受污染的分離材料被直接丟棄或者焚燒，不可避免地造成環境二次污染。因此，構建全“綠色”可生物降解油水分離材料具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對市場上鮮有可同時處理含油廢水和染料廢水的膜分離材料，造成多種污染物需要分步處理，操作冗長的問題，提供一種簡單、綠色、低成本的可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜的制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）配制聚合物基體溶液（即水凝膠）

首先將聚合物基體活化，本發明采用溶劑交換的方法進行活化，高溫活化會造成纖維素降解，而溶劑交換的方法幾乎不會造成纖維素的降解，所述活化是將聚合物基體依次浸泡在水、甲醇、二甲基乙酰胺中1-12 h，聚合物基體在一種溶劑中浸泡后需對聚合物基體進行抽濾去除該溶劑，然后再將聚合物基體浸泡到另外一種溶劑中，溶劑交換的作用在于弱化聚合物基體（比如纖維素鏈）間強烈的氫鍵相互作用得到疏松的構象，最后將聚合物基體溶解在溶劑體系中，得到0.1~2 wt% 聚合物基體溶液（即水凝膠）；

當所述聚合物基體為纖維素、木質素、半纖維素、殼聚糖、甲殼素時，所述溶劑體系為DMAc/LiCl溶液，所述DMAc與LiCl的比例為91-93g∶7-9g；

當所述聚合物基體為聚乙烯醇時，所述溶劑體系為體積比為7/3的異丙醇/水溶液；

（2）功能膜的制備

將含羥基的基材浸入到上述聚合物基體溶液中0.1-4 h，使其充分潤濕，隨后浸入到濃度為2-5wt%的羧酸類交聯劑中0.1-4 h，然后在80-110℃下加熱1-5h，得到可同時實現油水乳液分離和染料去除的功能膜。

所述含羥基的基材為濾紙、PVA膜或聚乳酸膜中的一種。

所述羧酸類交聯劑為檸檬酸溶液、海藻酸溶液、丙烯酸溶液、氨基酸溶液或馬來酸酐溶液等多元酸中的一種。羧酸類試劑起著交聯劑和引入帶電官能團的作用。