[发明专利]一种螯合微滤膜的制备方法、再生方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于重金属废水处理领域，具体地说，涉及一种螯合微滤膜的制备方法、再生方法和应用。

背景技术

随着工业化进程的加速，大量含重金属废水(铜、镍、铅、铬、汞、镉等)难以有效处理、无法达标排放或循环使用。重金属类污染物危害大，不可生物降解和代谢，进而对水生生态系统造成严重危害，且进入水体后易通过沉积或物理化学反应等污染底泥。国内外相关水环境质量标准都对重金属类污染物提出了严格的排放限值。含重金属废水的常规处理方法主要包括混凝沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法及其集成工艺。混凝沉淀法需要投加大量药剂，运行费用高，二次污染重；吸附法消耗大量吸附剂，难以规模化应用；离子交换法抗污染性能差，处理成本高。而膜分离法具有分离效率高、分离速率快、设备简单、易于回收等优点，近年来在水处理领域倍受关注，但也存在膜的耐污染性能差、投资成本高等不足。

国内外文献调研显示，目前对含重金属废水处理的膜研究与开发主要集中于超滤膜或纳滤膜的改性。超滤膜和纳滤膜均可通过孔径筛分原理截留重金属离子，但此类膜在实际应用中存在通量小、耐污染性能差等缺点。在众多膜材料中，聚偏氟乙烯(PVDF)是一种耐冲击性、耐磨性和耐切割性的力学性能优良的膜材料，而且其改性膜材料在不降低通量的前提下，可通过吸附、截留等作用强化去除重金属离子。中国专利号CN 201010533375.6、申请公开日为2011年2月2日的专利公开了一种有效去除饮用水中重金属离子的膜吸附剂及其制备方法，将聚合物和粉末状阴、阳离子交换树脂共混溶解后制成平板膜与中空纤维膜，该膜制备过程简单，但膜通量低、吸附量低；中国专利申请号201310479299.9、申请公开日为2013年10月11日的专利公开了一种吸附重金属离子的复合平板膜的制备方法以及产品，该方法包括以单宁酸对水洗、酸洗后的凹凸棒土改性后，与聚偏氟乙烯复合制得，但该改性膜的亲水性差，且纯水通量相比于PVDF膜明显下降。

发明内容

本发明是解决现有商用微滤膜多局限于膜生物反应器，其改性产品处理重金属废水存在改性过程繁琐、改进效果差、纯水通量低、耐污染性能差的技术问题，提供一种大通量高容量捕获富集重金属的螯合微滤膜的制备方法、再生方法和应用。

为解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种螯合微滤膜的制备方法，包括以下步骤：

A.聚偏氟乙烯平片膜的制备：先在反应器中加入70～90份溶剂，再加入4～22份致孔剂和6～16份聚偏氟乙烯，搅拌至完全溶解得到铸膜液；将铸膜液在反应器中搅拌反应1～44h，反应温度控制为50～100℃，静置脱泡后采用热致相法形成膜片，再将膜片放入蒸馏水中浸泡1～3h，最后经干燥制得聚偏氟乙烯PVDF平片膜；

B.脱氟：将步骤A制得的聚偏氟乙烯平片膜加入反应器中，加入低浓度碱性高锰酸钾溶液，平片膜与溶液质量比1:20～1:50，控制温度为10～100℃，反应1～25h后洗净并干燥；

C.接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯：将步骤B脱氟后的膜加入反应器中，加入浓度为0.5～5％甲基丙烯酸缩水甘油酯的溶液，平片膜与溶液质量比1:20～1:50，加入引发剂和阻聚剂，控制温度为10～80℃，反应1～25h后洗净并干燥；

D.三聚氰胺改性：将步骤C制得的膜加入反应器中，加入浓度为0.1～5.0％的三聚氰胺溶液，平片膜与溶液质量比1:20～1:50，控制温度10～120℃，反应1～36h后洗净并干燥。

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤A中的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、三羟甲基丙烷、领苯二甲酸二甲酯、磷酸三乙酯中任意一种。

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤A中的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中任意一种。

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤B中的碱性高锰酸钾溶液质量分数为0.5～5％。

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤C中甲基丙烯酸甘油酯溶液的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和甲苯中的任意一种

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤C中引发剂为2,2-偶氮异丁氰、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化苯甲酰中任意一种，浓度为0.01～0.05‰。

优选地，所述的螯合微滤膜的制备方法步骤C中阻聚剂为甲基氢醌、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚中任意一种，浓度为0.01～0.05‰。