[發(fā)明專利]一種用于廢水脫氨的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜的制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2023-06-09
• 公開（公告）號: CN116550165A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛昊龍;肖長發(fā);陽夢萍;孫軍軍;陳凱凱;冀大偉;王純;閆靜靜;孫光武
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B01D71/26
• 分類號: B01D71/26;B01D69/08;B01D67/00;C02F1/44;B01D53/22;C02F101/16
• 代理公司: 南京燦爛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32356
• 代理人: 王江南

本發(fā)明公開了一種用于廢水脫氨的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜的制備方法及應(yīng)用，該制備方法首先制備了氣體運輸介質(zhì)納米硫酸鋇無機粒子，然后將無機粒子、含氟聚合物和聚丙烯原料熔融共混制出中空纖維紡絲母粒，使用螺桿擠出機配合中空噴絲頭將紡絲原料擠出并牽伸，制備出含有無機功能材料和有機含氟材料的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜，用于水處理領(lǐng)域的脫氣或曝氣用途，本發(fā)明制備的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜提高了氣體分離效率和膜孔耐污染性能，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理過濾膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于廢水脫氨的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

氨氮是工業(yè)廢水中的普遍存在的污染物，其來源廣且危害大，廢水中氨氮的處理和回收對環(huán)境保護有著重要的意義，合理的回收利用還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)外處理含氨氮廢水的工藝大致分為物化法、生物法、離子交換法、膜分離法等，其中膜分離技術(shù)是一種能耗相對較低且不產(chǎn)生新污染物的方法，適用于固液分離、氣液分離以及物料的純化和濃縮等領(lǐng)域，在廢水脫氣領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)應(yīng)用的膜分離材料有聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚四氟乙烯(PTFE)等材料。其中聚丙烯材料已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化的生產(chǎn)，常溫下不溶于有機溶劑，耐酸堿性及耐生物侵蝕性好，是一種性價比很高的制膜聚合物，其原料價格遠低于PS、PVDF和PTFE，PP中空纖維膜由熔融-拉伸法制備，與PS、PVDF和PTFE材料制膜工藝不同，該制膜工藝過程中不使用有機溶劑致孔，避免了由制膜過程導(dǎo)致的環(huán)境污染和溶劑回收成本。目前該膜材料依然存在一些缺點，熔融-拉伸法制備的PP中空纖維膜對廢水水質(zhì)要求較高，因為膜孔易受微粒雜質(zhì)的污染，而且當(dāng)水進入膜孔后易導(dǎo)致膜孔堵塞，導(dǎo)致氣體分離效率降低。

熱致相法制備PP中空纖維膜的制備過程需要有機溶劑和萃取工藝，耗費能源。

中國發(fā)明授權(quán)專利CN201310473160.3公開了″一種聚丙烯中空纖維膜組件抗污染改性的方法″，選擇親水性強且含有較多活性基團的化合物作為改性劑，并吸附于多孔膜組件的表面，然后與無機抑菌劑發(fā)生配位絡(luò)合作用，使其固載于聚丙烯中空纖維膜組件上，制備出具有親水抗菌性能的聚丙烯中空纖維膜組件。該發(fā)明對PP中空纖維膜進行親水抗菌改性，與本專利的制備原理、技術(shù)路線和用途均不相同。

中國發(fā)明授權(quán)專利CN201310485951.8公開了″一種無機納米粒子增強型聚丙烯中空纖維微孔膜及其制備方法″。該方法通過采用在聚丙烯樹脂中加入偶聯(lián)劑處理的無機納米粒子、稀釋劑進行熔融共混，采用熱致相分離法制備無機納米粒子增強型聚丙烯中空纖維分離膜，力學(xué)強度優(yōu)，孔徑分布均勻，親水性較好。該發(fā)明采用熱致相法制膜，填加無機粒子(CaCO₃、SiO₂、TiO₂)是力學(xué)增強作用，而本發(fā)明采用的納米無機粒子BaSO₄是提高氣體運輸速度的介質(zhì)作用，與本發(fā)明的制備原理和技術(shù)路線均不相同。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

作為本發(fā)明其中一個方面，本發(fā)明提供一種用于廢水脫氨的混合基質(zhì)聚丙烯中空纖維膜的制備方法，其包括，

(1)氣體運輸介質(zhì)硫酸鋇無機粒子的制備：取無水氯化鋇置于醇溶液中；硫酸銨置于醇水混合溶液中并加入氨基三亞甲基膦酸；兩種溶液分別加熱攪拌，然后將兩種溶液迅速混合，進行反應(yīng)，離心，洗滌，干燥，得到納米球形硫酸鋇無機粒子；

(2)將聚丙烯樹脂、硫酸鋇無機粒子、含氟聚合物熔融共混，制成聚丙烯紡絲母粒，加入到單螺桿擠出機中，擠出過程中在噴絲頭空腔處通入惰性氣體，紡絲熔體經(jīng)中空噴絲頭擠出后在空氣中固化，通過牽伸和卷繞得到聚丙烯初生中空纖維，牽伸比為1500～2500，得到聚丙烯初生中空纖維；