[发明专利]一种基于界面聚合法的高性能油水分离膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分离膜材料技术领域，具体涉及一种基于界面聚合法的高性能油水分离膜及其制备方法。

背景技术

由石油、化工、钢铁、食品加工等行业产生的大量含油废水是一种重要的污染源，含油废水的化学需氧量(COD)很高，若不经有效的处理直接排放，会造成严重的环境污染和生态破坏。采用膜法处理含油废水与传统方法相较，不需要加入任何其他试剂，设备和操作方式都很简单，具有很大的经济优势。复合分离膜作为膜科学中最重要的发展方向之一，它由无纺布层、多孔支撑层和核心功能层组成。核心功能层多由界面聚合法制备，制备过程简单、快速，聚合反应可在常温常压下完成，是一种十分易于工业化的制备方法。

目前已有大量的专利报道了亲水性油水分离膜的制备方法，如申请号为CN201310224027.4、CN201310487811.4、CN201410692535.X等专利。虽然分离过程简单，可借助重力实现油水的分离。但是制备过程复杂，涉及的聚合物较多，不利于工业化的连续生产。其次分离效率不高，尤其是对于带有乳化剂的稳定油水乳液没有良好的分离能力。如专利申请号CN201410692535.X对商品聚偏氯乙烯进行碱处理，使其表面产生双键，然后根据巯基-环氧以及巯基-烯加成反应在商品膜表面形成一层水凝胶，达到超亲水的性质，该膜对油水分散液有良好的分离能力。

但在实际的应用过程中，含油废水的成分十分复杂。特别是一些特殊结构具有乳化作用的杂质的引入会导致含油废水成为稳定分散的水乳液，这使得该类含油废水的处理变得更加困难。常用的商品纳滤膜可以对这类小分子乳化剂有良好的分离能力，但它功能层结构亲水性较差，作为油水分离膜渗透性能不佳。如何保持它对小分子的筛分性能的同时，大大提高功能层的亲水性，是提高性能的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种基于界面聚合法的高性能油水分离膜及其制备方法，适用于小分子乳化剂的油水乳液的快速分离。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于界面聚合法的高性能油水分离膜，由无纺布层、多孔超滤膜支撑层以及磺化聚酰胺功能层组成。

所述的多孔超滤膜支撑层为：聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或聚氯乙烯。

所述的磺化聚酰胺功能层由带有磺酸基团的活性单体作为水相，酰氯单体作为油相，采用界面聚合的方法制备而成。

所述的带有磺酸基团的活性单体为：2,2'-双磺酸联苯胺、4-氨基-2'-硝基二苯胺-4'-磺酸、5-氨基-2-(4-甲氧基苯胺基)苯磺酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸钠、邻苯二酚-3,5-二磺酸钠、1-氨基-8-萘酚-4-磺酸、2-氨基苯酚-4-磺酸、6-硝基-2-氨基苯酚-4-磺和4-氯-2-氨基苯酚-6-磺酸中的任意一种或几种的混合物。

所述的酰氯单体为：均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯和联苯四酰氯中的一种或几种混合物。

本发明的第二个目的是提供一种基于界面聚合法的高性能油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)油、水相的制备：将水相单体溶于水中，使用PH调节剂调节PH＝8～11，搅拌均匀后得到水相；将酰氯单体溶于有机溶剂中得到油相；

(2)将多孔超滤膜浸在步骤(1)制备的水相中，水相单体的浓度为0.1～10wt％，浸泡1s～1h，取出后风干，即得过滤膜A；

(3)将过滤膜A浸入步骤(1)得到的油相中反应，油相单体的浓度为0.01～10wt％，反应时间为1s～10h，反应温度为5～40℃，即得过滤膜B；

(4)将过滤膜B经40～90℃热水清洗后得到高性能油水分离膜。

步骤(1)中所述水相PH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾和三乙胺中的任意一种或几种的混合物。

步骤(1)中所述酰氯单体的溶剂为正己烷、环己烷、正庚烷或正辛烷中的任意一种或几种的混合物。

本发明所制得的油水分离膜，在0.5Mpa，给水含有1000ppm的菜籽油或蓖麻油、0.1％的十二烷基磺酸钠，温度为25℃下测试，分离效率在98％以上，水通量在15GFD以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果

1、该膜同时具备纳滤和超亲水膜的特点，对油水特别是带有乳化剂的油水有较强的分离效率，能同时将油及小分子乳化剂从水中分离。

2、该膜通过界面聚合法制备而成，可直接采用现有的反渗透或纳滤商品膜的生产设备，不需要对设备进行更改，十分易于工业化连续性生产。

附图说明