本發(fā)明涉及水處理，具體涉及一種高通量除硅納濾膜片及制備工藝。

背景技術(shù)：

1、太陽(yáng)能是一種清潔能源，光伏發(fā)電將用之不竭的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，不但替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。然而隨著光伏行業(yè)近年來(lái)的迅速發(fā)展，其原材料生產(chǎn)以及太陽(yáng)能電池組件加工過(guò)程中被認(rèn)為是“高污染、高能耗”，對(duì)其污染的治理受到廣泛關(guān)注。從硅礦中提取合金硅，純化后制成可應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體材料，然后將加工成標(biāo)準(zhǔn)大小的硅片封裝成太陽(yáng)能電池組件，最后組成光伏發(fā)電系統(tǒng)，其中產(chǎn)生污染物的主要環(huán)節(jié)有單晶/多晶硅的制備、單晶/多晶硅切割、單晶/多晶硅電池組裝以及光伏系統(tǒng)的運(yùn)行。作為原料之一的硅材料產(chǎn)生的含硅廢水成分復(fù)雜、硅含量較高，通常對(duì)廢水進(jìn)行一系列的前處理，回收廢水中大部分的晶體硅，再通過(guò)反滲透進(jìn)行深度處理。傳統(tǒng)的前置處理方法有絮凝沉淀和超濾，但是兩者都有不足之處，使用絮凝沉淀設(shè)備占地面積大，廢水中的硅不能完全收集，而且由于含有化學(xué)藥品，廢水難以進(jìn)行二次使用，直接使用超濾過(guò)濾處理，膜易受硅粉細(xì)顆粒的阻塞和污染，過(guò)濾壓力升高快，通量下降，過(guò)濾周期短以及處理費(fèi)用高。

2、納濾膜是一種以壓力為驅(qū)動(dòng)的分離膜，性能介于反滲透膜和超濾膜之間，其具有操作壓力低，運(yùn)行成本低且對(duì)多價(jià)離子及相對(duì)分子量在200da以上的有機(jī)物有較高的去除率等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水軟化、苦咸水回收和染料鹽分離、光伏廢水回收等領(lǐng)域。此類應(yīng)用不需要反滲透膜中所需的高壓、高nacl截留率，因此所需能耗也更少。目前納濾的使用正在迅速增長(zhǎng)，在光伏領(lǐng)域中，作為原料之一的硅材料產(chǎn)生的含硅廢水成分復(fù)雜、硅含量較高，所以急需開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定且抗硅污染的選擇性高通量膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高通量除硅納濾膜片及制備工藝，解決以下技術(shù)問(wèn)題：

2、現(xiàn)有的納濾膜在抗硅污染以及選擇性通量低。

3、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝，包括如下步驟：將超濾底膜在磺酸-氯化錳溶液中浸泡后取出烘干，重復(fù)前述步驟數(shù)次，得到高通量除硅納濾膜片；

5、超濾底膜包括支撐層以及附著在支撐層表面的聚砜多孔材料層；

6、聚砜多孔材料層由鑄膜液涂覆在支撐層表面后得到；

7、鑄膜液包括如下重量百分比的原料：17-19%聚砜、1-4%聚乙烯吡咯烷酮、45-50%n,n-二甲基乙酰胺、20-25%?n-甲基-2-吡咯烷酮、5-10%改性二氧化硅；

8、改性二氧化硅為多孔二氧化硅經(jīng)過(guò)γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷處理后得到。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：鑄膜液的制備方法包括如下步驟：按照原料配比，將聚砜、聚乙烯吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、改性二氧化硅加入反應(yīng)釜中分散均勻，升溫至60℃攪拌溶解，脫泡，得到鑄膜液。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：聚砜多孔材料層的制備方法包括如下步驟：將鑄膜液通過(guò)刮刀刮至無(wú)紡布上，得到初生膜，將初生膜放入烘箱中，進(jìn)行溶劑蒸發(fā)，最后放入凝固液（5%乙醇水溶液）中浸泡凝固成膜，得到表面具有聚砜多孔材料層的超濾底膜。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：多孔二氧化硅的制備方法包括如下步驟：將無(wú)水乙醇、氨水加入反應(yīng)釜中分散均勻，加入十六烷基三甲基溴化銨攪拌溶解，加入正硅酸乙酯，常溫?cái)嚢瑁闉V、水洗、干燥、煅燒，得到多孔二氧化硅。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：改性二氧化硅的制備方法包括如下步驟：將無(wú)水乙醇、去離子水、γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷加入反應(yīng)釜中分散均勻，加入多孔二氧化硅，控制溫度60-70℃，保溫反應(yīng)0.5-4h，乙醇洗滌、干燥，得到改性二氧化硅。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：無(wú)水乙醇、去離子水、γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷、多孔二氧化硅的添加比為6-12ml：3-6ml：0.4-1ml：1g。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：支撐層為聚丙烯無(wú)紡布，相較于傳統(tǒng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯無(wú)紡布，具有較好的耐堿優(yōu)勢(shì)（ph>12）。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：烘干的具體步驟為：烘烤溫度40-90℃、烘烤0.5-10min。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：超濾底膜在磺酸-氯化錳溶液中浸泡、烘干步驟重復(fù)2-6次。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：磺酸-氯化錳溶液的制備方法包括如下步驟：將磺酸電解質(zhì)、氯化錳溶液混合，調(diào)整ph至3-6，靜置，使磺酸電解質(zhì)進(jìn)一步分散均勻，得到磺酸-氯化錳溶液。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：氯化錳溶液為氯化錳為溶質(zhì)、超純水為溶質(zhì)混合得到；磺酸-氯化錳溶液中包括如下重量百分比的原料：0.5-4%磺酸電解質(zhì)、15-45%氯化錳、余量為水，重量百分比之和為100%。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案：磺酸電解質(zhì)為聯(lián)苯胺雙磺酸、二氨基苯磺酸中的任一種。

20、一種高通量除硅納濾膜片,由上述任意一項(xiàng)所述的制備工藝制成。

21、本發(fā)明的有益效果：

22、（1）本發(fā)明以磺酸電解質(zhì)為載體，添加氯化錳，制備磺酸-氯化錳溶液；利用磺酸-氯化錳溶液作為處理液對(duì)超濾底膜進(jìn)行處理，使超濾地面表面帶有負(fù)電荷，制備得到一種高通量除硅納濾膜片。本申請(qǐng)制備的高通量除硅納濾膜片因其所帶負(fù)電荷，與硅酸根相斥，達(dá)到較好的抗硅污染效果，且在復(fù)雜水質(zhì)條件下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、耐酸堿、耐熱性能。

23、（2）本申請(qǐng)利用磺酸-氯化錳溶液對(duì)超濾底膜進(jìn)行處理，在超濾底膜表面制備順磁材料；磁化作用使水分子活性增強(qiáng)，提高水分子在壓力作用下更容易通過(guò)納濾膜，提高膜的透水通量；使離子活性減弱，從而在膜分離過(guò)程中，鹽離子的透過(guò)率減小，導(dǎo)致截留率上升；經(jīng)過(guò)磺酸-氯化錳溶液處理后的超濾底膜具有防垢、除垢作用，減緩膜污染速度，延長(zhǎng)膜的使用壽命。

24、（3）本申請(qǐng)利用多孔二氧化硅為基礎(chǔ)，利用環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑對(duì)多孔二氧化硅進(jìn)行有機(jī)改性得到改性二氧化硅，將改性二氧化硅添加在聚砜基鑄膜液中，聚砜是一種富含砜基的親水性聚合物材料，其砜基上的含氧雙鍵與二氧化硅表面的羥基等基團(tuán)形成氫鍵作用，使改性二氧化硅均勻分散在鑄膜液中，鑄膜液涂膜在聚丙烯無(wú)紡布表面，獲得具有聚砜多孔材料層的超濾底膜；在此超濾底膜上，進(jìn)一步浸入含磺酸電解質(zhì)的磺酸-氯化錳溶液中，與超濾底膜中含有的改性二氧化硅相互作用，改性二氧化硅表面環(huán)氧基團(tuán)與磺酸-氯化錳溶液的磺酸電解質(zhì)的氨基通過(guò)分子間結(jié)合，有效提高磺酸電解質(zhì)與底膜的復(fù)合強(qiáng)度，延長(zhǎng)膜的使用壽命，為后續(xù)高通量的納濾膜提供基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：將超濾底膜在磺酸-氯化錳溶液中浸泡后取出烘干，重復(fù)前述步驟數(shù)次，得到高通量除硅納濾膜片；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述改性二氧化硅的制備方法包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，無(wú)水乙醇、去離子水、γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷、多孔二氧化硅的添加比為6-12ml：3-6ml：0.4-1ml：1g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述支撐層為聚丙烯無(wú)紡布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述烘干的具體步驟為：烘烤溫度40-90℃、烘烤0.5-10min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，超濾底膜在磺酸-氯化錳溶液中浸泡、烘干步驟重復(fù)2-6次。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述磺酸-氯化錳溶液的制備方法包括如下步驟：將磺酸電解質(zhì)、氯化錳溶液混合，調(diào)整ph至3-6，靜置，得到磺酸-氯化錳溶液。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述氯化錳溶液為氯化錳為溶質(zhì)、超純水為溶質(zhì)混合得到；磺酸-氯化錳溶液中包括如下重量百分比的原料：0.5-4%磺酸電解質(zhì)、15-45%氯化錳、余量為水，重量百分比之和為100%。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高通量除硅納濾膜片的制備工藝,其特征在于，所述磺酸電解質(zhì)為聯(lián)苯胺雙磺酸、二氨基苯磺酸中的任一種。

10.一種高通量除硅納濾膜片,其特征在于，由權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的制備工藝制成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種高通量除硅納濾膜片及制備工藝，涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開(kāi)了一種高通量除硅納濾膜片的的制備工藝，包括如下步驟：將磺酸電解質(zhì)、氯化錳溶液混合，得到磺酸?氯化錳溶液；將底膜多次浸泡在磺酸?氯化錳溶液中處理后烘烤固化，在底膜表面產(chǎn)生親水除硅材料層，得到高通量除硅納濾膜片。本申請(qǐng)底膜由聚丙烯無(wú)紡布表面涂覆聚砜多孔材料得到，在底膜表面附著親水除硅材料層，利用其表面電荷與硅酸鹽本身相斥，達(dá)到較好的抗硅污染效果。

技術(shù)研發(fā)人員：高翔,晏博,張璐,喻將偉,曹丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇拓邦環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19