一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜及制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜及制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水排放的有機(jī)污染物已對(duì)生態(tài)安全造成了危害，特別在造紙、印染、化工等行業(yè)中，廢水中的有機(jī)物污染一直是水資源的嚴(yán)重污染源。廢水中的有機(jī)物污染處理的常用方法有化學(xué)法、絮凝法以及膜分離方法?；瘜W(xué)法不僅需要大量的化學(xué)試劑，還處理后的廢漿依然可能有二次污染；絮凝-浮選法需提供大量的絮凝劑，操作費(fèi)用較高；而膜分離法相對(duì)于前兩種方法而言，效率更高、成本較低。但是，膜分離過(guò)程中，有機(jī)物會(huì)殘留在膜表面，填充或覆蓋住分離膜表面的水通道，令分離膜性能降低，甚至完全失效。因此，研宄出可自行去除表面有機(jī)物污染的新型分離膜，可有效提高分離膜的使用壽命，并顯著降低膜分離工藝的運(yùn)行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種能夠在光照條件下自行降解表面有機(jī)污染物的分離膜及其制備方法。該分離膜對(duì)有機(jī)物的水溶液，具有較大的水通量和較高的有機(jī)物分子的截留率，同時(shí)具備較好的耐酸和耐氯性能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜，其特征在于:
所述分離膜為聚酯無(wú)紡布層和涂覆于無(wú)紡布上的功能層；所述功能層由醋酸纖維素、致孔劑、二氧化鈦和溶劑混合成溶液，按重量百分比計(jì):醋酸纖維素10~38%，致孔劑1~29%，二氧化鈦1~10%，溶劑60~88%，經(jīng)相轉(zhuǎn)化方法制成功能層。
[0005]按上述方案，所述醋酸纖維素的乙酰基含量為37°/『40%。
[0006]按上述方案，所述致孔劑為選自聚乙二醇、聚乙烯醇、乙二醇、甘油、甲醇、聚乙烯吡咯烷酮的一種或幾種按任意比例的混合物。
[0007]按上述方案，所述溶劑為選自環(huán)丁砜、丙酮、N-甲基吡咯烷酮的一種或幾種按任意比例的混合物。
[0008]按上述方案，所述二氧化鈦為直徑在20nm~40nm之間的二氧化鈦納米顆粒。
[0009]一種可分解表面有機(jī)污染物分離膜的制備方法，其步驟如下:
Cl)鑄膜液的配制:按功能層配比:醋酸纖維素10~38%，致孔劑1~29%，二氧化鈦1-10%,溶劑60~88%將醋酸纖維素、致孔劑、二氧化鈦和溶劑混合成溶液，經(jīng)攪拌充分均勻溶解后，真空脫泡處理得到鑄膜液；
(2)功能層的制備:將鑄膜液涂覆于聚酯無(wú)紡布上，涂覆厚度為100~300 μπι，然后浸入水中，經(jīng)相轉(zhuǎn)化成型，取出后室溫晾干，即得到聚酯無(wú)紡布/功能層的基體材料。
[0010]所述步驟(I)中功能層配比溶液充分溶解的條件是利用超聲波震蕩5分鐘，將二氧化鈦分散于溶劑中形成懸濁液，之后在溫度20~75°C下攪拌4~48小時(shí)；所述真空脫泡處理的條件是在溫度25~75°C下真空中脫泡1~30小時(shí)。
[0011]所述步驟(2)中鑄膜液涂覆于無(wú)紡布上相轉(zhuǎn)化成型的條件是在溫度為10~40°C的空氣中停留30~180秒進(jìn)行表面蒸發(fā)后，浸入水中凝膠固化成膜；
所述步驟(2)中鑄膜液涂覆于無(wú)紡布上，浸入水中分兩個(gè)階段進(jìn)行，第一階段:多次浸入10~60°C水中除去參與反應(yīng)的溶劑，每次浸入時(shí)間優(yōu)選10分鐘；第二階段:在10~60°C水中5~24小時(shí)浸漬，使分離膜中的致孔劑和溶劑與水進(jìn)行充分交換，以得到所需的分離膜。
[0012]本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明分離膜的功能層是以具有熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和較好的力學(xué)強(qiáng)度的醋酸纖維素作為分離膜的主要組成材料，且環(huán)境友好、不溶于水，以一定配比的致孔劑可溶于水，溶劑可溶解醋酸纖維素和致孔劑，且可與水混溶，利用功能層配比材料的特性，可以充分均勻溶解，以得到分離膜的鑄膜液。
[0013]2、本發(fā)明分離膜的功能層采用的材料納米二氧化鈦具有較好的光電性能，在光照條件下，可將與分離膜表面接觸的有機(jī)物降解成水和二氧化碳，作為催化劑將溶液中的有機(jī)污染物降解，從而達(dá)到清潔分離膜表面的目的。
[0014]3、本發(fā)明制備分離膜工藝中，在對(duì)功能層的混合溶液經(jīng)攪拌充分均勻，利用真空脫泡法去除攪拌所混入溶液的空氣氣泡，得到所需的鑄膜液；利用浸沒(méi)沉淀法將鑄膜液中的有機(jī)溶劑和水分子相交換，溶于有機(jī)溶劑但不溶于水的醋酸纖維素將聚集成膜，當(dāng)液相的鑄膜液完全轉(zhuǎn)化為固相的薄膜之后，將其取出后室溫晾干，即利用相轉(zhuǎn)化法得到無(wú)紡布/功能層的分離膜，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所制得的分離膜由于對(duì)膜表面所吸附的有機(jī)物有降解作用，能大大提高分離膜對(duì)有機(jī)物污染的耐受能力。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制得的可分解表面有機(jī)污染物的分離膜，有機(jī)染料羅丹明b的降解。
[0016]圖2本發(fā)明可分解表面有機(jī)污染物的分離膜，在溶液中的有機(jī)染料濃度隨時(shí)間的變化。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1:
一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜，所述分離膜是由聚酯無(wú)紡布層和涂覆于無(wú)紡布上的功能層構(gòu)成；所述功能層的涂覆液是由醋酸纖維素、致孔劑、二氧化鈦和溶劑混合形成的溶液，按重量百分比計(jì)，其各組分原料的配比為醋酸纖維素10%、聚乙烯吡咯烷酮1%、二氧化鈦1%、溶劑丙酮88%。
[0019]上述可分解表面有機(jī)污染物分離膜的制備方法，其步驟如下:
(I)鑄膜液的配制:稱(chēng)取醋酸纖維素50g，聚乙烯吡咯烷酮5g、二氧化鈦5g，丙酮440g，混合配成500g溶液，先利用超聲波震蕩5分鐘，再于70°C下攪拌10小時(shí)，在25°C下真空脫泡I小時(shí)后，得到鑄膜液；
(2)功能層的制備:利用刮刀將鑄膜液均勻涂覆于無(wú)紡布上，涂覆厚度為150 ym (即初生液膜厚度為150 μ m)，在室溫下空氣中蒸發(fā)30秒后，浸入20°C純水中凝膠固化成膜；再浸入20°C純水中三次以出去參與溶劑，每次10分鐘；接著在20°C的純水中浸漬5小時(shí)候室溫晾干，即得到無(wú)紡布/功能層的分離膜。
[0020]本實(shí)施例所制得的分離膜在以下測(cè)試條件開(kāi)始測(cè)試膜的分離性能:溫度20~30°C、操作壓力0.03-0.1MPa的條件下，測(cè)試液為4mg/L的羅丹明b的水溶液，分離膜的性能是:截留率為60~90%，水通量為1500~3000L/(m2h)。
[0021]本實(shí)施例所制得的分離膜在以下測(cè)試條件開(kāi)始測(cè)試膜對(duì)有機(jī)物的催化降解性能:取4cm2的分離膜浸入500ml的濃度為4mg/L的羅丹明b溶液，在500w氙燈光照條件下，每隔30分鐘進(jìn)行一次取樣，利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)溶液濃度進(jìn)行測(cè)試。發(fā)現(xiàn)經(jīng)3小時(shí)后，溶液中的羅丹明b基本降解完全。附圖1是實(shí)例I制備薄膜對(duì)有機(jī)染料羅丹明b溶液進(jìn)行不同時(shí)間降解后的其溶液的吸收光譜。圖2本發(fā)明可分解表面有機(jī)污染物的分離膜在溶液中的有機(jī)染料濃度與初始濃度的比值隨時(shí)間的變化。
[0022]實(shí)施例2
一種可分解表面有機(jī)污染物的分離膜，所述分離膜是由聚酯無(wú)紡布層