[發明專利]一種水凝膠超濾膜、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010435669.9
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111701461B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張煒銘;張文彬;孫夢瑤;吳道文
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D67/00;B01D71/42;C02F1/44;C02F1/40;C02F101/32
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬

本發明屬于膜制備技術領域，公開了一種水凝膠超濾膜、制備方法及其應用。所述水凝膠超濾膜的制備包括以下步驟：1)制備聚丙烯腈鑄膜液：將聚丙烯腈溶于DMF中，制備聚丙烯腈鑄膜液；2)聚丙烯腈的均相堿化：在加熱同時攪拌條件下向所述聚丙烯腈鑄膜液中滴加NaOH水溶液，反應一段時間；3)交聯形成水凝膠：向鑄膜液中滴加含金屬離子的DMF溶液，繼續反應一段時間，反應完成后在加熱條件下進行靜置脫泡；4)將步驟3)處理后的鑄膜液進行相轉化，制備水凝膠超濾膜。本發明的水凝膠超濾膜，不僅具有超親水?水下超疏油性，具有較大的水通量，而且用于油水分離時的分離效率高，制備過程簡單無需采用復雜的設備，適合規模化生產。

技術領域

本發明屬于膜制備技術領域，具體的說，涉及一種水凝膠超濾膜、制備方法及其應用。

背景技術

海上石油泄漏和工業含油廢水嚴重威脅著水生環境和人類的健康，無論是環境治理、油類回收還是廢水的再利用都要求對含油廢水進行有效分離。傳統的油水分離方法有吸附法、化學破乳法、生物法、膜分離法等。其中，膜分離法具有操作靈活、環境污染低、可資源化等特點，是油水分離技術的主要發展方向。但常規的高分子膜普遍存在抗污染能力差、通量衰減快、油水分離效果不佳等缺點。

經檢索，現有技術已有相關的申請案公開，如中國專利申請號為CN200910078571.6，公開日期為2009年8月19日的申請案公開了一種聚丙烯腈超濾膜表面水解的方法。其通過如下技術方案實現聚丙烯腈超濾膜的表面水解：膜孔內填充過渡溶劑乙醇；用填充溶劑環己烷置換乙醇；使膜的單面與堿溶液相接觸水解；用乙醇置換膜孔內的環己烷；用水置換膜孔內的乙醇。上述申請案的方法對聚丙烯腈超濾膜進行改性時，水解反應只發生在膜的表面，膜孔內不反生水解反應，從而提高聚丙烯腈超濾膜的抗污染性和生物相容性的同時保證膜的機械強度和膜通量。

再如中國專利申請號為201911115906.7，公開日期為2020年03月27日的申請案公開了一種改性聚丙烯腈正滲透膜的制備方法。該正滲透膜是通過對PAN進行化學改性得到的，利用NaOH、HCl等對PAN膜進行改性，之后引入具有多孔結構的MOFs材料-Cu-BTC，利用層層自組裝方法，在膜表面得到連續致密的Cu-BTC膜層，以此更好的改進膜的性能，提高膜的截鹽率和有機污染物分離效率，同時不會影響到膜的水通量，實現截鹽率和水通量的雙提高，同時具有良好的有機溶劑和酸堿的耐受性，拓寬了改性分離膜的應用范圍。然而，上述申請案的方法具有以下缺陷：其將已經成膜的PAN膜放入高濃度的堿性溶液中，會一定程度的降低膜的機械性能和粘附性；而膜的截留作用很大程度上是通過孔徑篩分起作用，沒有被表層截留的污染物會進入膜的內部孔徑，因而抗污染性質上來講，也需要膜內部孔具有一定的防粘附性。且制膜過程復雜，MOFs材料成本很高，且該申請案制備的是正滲透膜，其膜通量不高。

基于現有技術的缺陷，亟需發明一種新的能夠使聚丙烯腈膜長期保持超親水-水下超疏油性以獲得膜長期耐污染性的膜制備方法。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有技術中的超濾膜膜通量不高，油水分離效果不佳的缺陷，本發明提供了一種改性聚丙烯腈水凝膠膜的制備方法，通過均相堿化反應及離子交聯的方式使原本親水性不足的聚丙烯腈膜親水化并長期保持超親水-水下超疏油性以獲得膜長期耐污染性的同時保證膜較好的分離性能。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明提供了一種水凝膠超濾膜的制備方法，包括以下步驟：

1)制備PAN鑄膜液：將PAN溶于DMF中，制備聚丙烯腈鑄膜液；

2)聚丙烯腈的均相堿化：在加熱同時攪拌條件下向所述聚丙烯腈鑄膜液中滴加NaOH水溶液，反應一段時間；

3)交聯形成水凝膠：向步驟2)處理完成后的鑄膜液中滴加含金屬離子的DMF溶液，繼續反應一段時間，反應完成后在加熱條件下進行靜置脫泡；