一种再生膜器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种再生膜器件，所述再生膜器件包括原膜器件以及附于原膜器件的表面的交联层，所述交联层为通过硅氧烷预聚液对所述原膜器件的表面进行交联改性而得到，所述硅氧烷预聚液由预聚体和惰性有机溶剂组成，所述预聚体为多烷氧基硅烷与功能性单体进行聚合得到的共聚物。本发明专利技术还涉及一种再生膜器件的制备方法。

A regeneration membrane device and its manufacturing method

The invention relates to a regeneration device, the device includes a primary membrane membrane device and crosslinking layer attached to a surface of the original film device, the cross layer surface through siloxane oligomer solution to the original film device for crosslinking modification by the siloxane prepolymer solution by prepolymerization body and an inert organic solvent, the prepolymer for multi alkoxy silane and functional monomer copolymer polymerization. The invention also relates to a method for preparing a regenerated film device.

【技术实现步骤摘要】
一种再生膜器件及其制造方法
本专利技术涉及膜器件应用领域，尤其涉及一种通过表面交联再生的膜器件及其制备方法。
技术介绍
自20世纪初以来，膜分离技术得到了迅速发展。由于膜分离技术既具有分离、浓缩、纯化和精制功能，又具有高效、高精度、过程简单、易于控制等有点，因而其在食品、医药、生物、环保、化工、水处理等领域均得到了广泛的应用。膜分离技术中的核心部件为膜器件。如今，市面上在售的膜分离设备和相应的膜器件种类繁多。然而，各种膜器件，如有机膜、无机膜、反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜等，均存在因膜的界面污染造成膜分离运行过程中能源消耗和成本上升这一问题。目前在使用中，通常需要定时对膜器件进行清洗，以维持膜正常的分离性能和通量。但随着分离时间的延长，膜器件会逐渐因为污染物积累及细菌等微生物滋生繁殖而导致性能衰减乃至失效。因而，需对膜器件进行更换。目前，更换下来的膜器件都被当作工业垃圾或生活垃圾处理，这在很大程度上增加了运行成本的投入，更带来了环境的污染。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种可解决现有的至少一个技术问题的再生膜器件及其制备方法。本专利技术提供一种再生膜器件，所述再生膜器件包括原膜器件以及附于原膜器件的表面的交联层，所述交联层为通过硅氧烷预聚液对所述原膜器件的表面进行交联改性而得到，所述硅氧烷预聚液由预聚体和惰性有机溶剂组成，所述预聚体为多烷氧基硅烷与功能性单体进行聚合得到的共聚物，所述多烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷中的至少一种，所述功能性单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。优选的，所述交联层的质量占所述再生膜器件的质量的比例为3％～25％，所述交联层的厚度为1纳米～100纳米。优选的，所述原膜器件为管式膜、帘式膜、柱式膜、平板膜中的至少一种。优选的，所述惰性有机溶剂为乙醇、磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯的至少一种，所述预聚体与所述惰性有机溶剂的比例为(2g～50g):100mL。本专利技术还提供一种上述再生膜器件的制备方法，其包括以下步骤：(1)提供一硅氧烷预聚液，并通过一稀释剂对所述硅氧烷预聚液进行稀释；(2)将原膜器件置于稀释后的硅氧烷预聚液中进行浸渍处理；以及(3)将浸渍处理后的原膜器件进行预交联反应，得到所述再生膜器件。优选的，步骤(1)中所述硅氧烷预聚液的制备方法如下：先将多烷氧基硅烷、功能性单体和引发剂加入惰性有机溶剂中，得到一混合物；然后将该混合物加热并在惰性气氛下进行聚合反应，得到所述硅氧烷预聚液。优选的，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、二烷基过氧化物、偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺中的至少一种，所述多烷氧基硅烷、功能性单体、引发剂与惰性有机溶剂的比例为：(1g～25g):(1g～25g):(0.05g～0.5g):100mL，所述聚合反应的反应温度为50摄氏度～100摄氏度，反应时间为2小时～48小时。优选的，步骤(1)中所述稀释剂为水和乙醇共混物，所述硅氧烷预聚液与稀释剂的体积比为1:4～4:1。优选的，步骤(2)中所述原膜器件在浸渍处理之前还包括一对所述原膜器件进行清洗处理的步骤。优选的，步骤(3)所述预交联反应的催化剂为盐酸、硫酸、乙酸、柠檬酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾、柠檬酸钠、碳酸氢钠、氯化铵、硫酸铵的至少一种，所述预交联反应的反应温度为40摄氏度～100摄氏度，反应时间为4小时～48小时。与现有技术相比较，本专利技术的优点如下：第一，通过该硅氧烷预聚液对所述原膜器件的表面进行交联改性而在原膜器件的表面形成交联层，该交联层与所述原膜器件的表面紧紧缠结而结合为一体结构，所述再生膜器件的表面性能稳定，且表面交联改性过程不破坏膜表面原有的形貌结构，也不损伤原膜器件的物理机械性能。该得到的再生膜器件可恢复原有性能而再次投入使用，大大降低了运行成本，也具有绿色环保的特点。第二，所述交联层为通过功能性单体与多烷氧基硅烷聚合得到的预聚体对原膜器件的表面交联改性而形成，因而可通过功能性单体的自由组合，而可形成功能性的预聚体，从而使所述再生膜器件的表面具有亲水性、抗污染及抗菌等新的功能。所述再生膜器件的制备方法具有条件比较温和、工艺简单的优点，可实现对废、旧的膜器件的批量再生或在线再生，亦可实现对废旧膜器件的多次再生，适合用于规模化工业生产。附图说明图1为本专利技术所述再生膜器件的制备方法的流程图。具体实施方式以下将对本专利技术提供的再生膜器件及其制备方法作进一步说明。本专利技术提供一种再生膜器件的制备方法，其包括以下几个步骤：S1，提供一硅氧烷预聚液，并通过一稀释剂对所述硅氧烷预聚液进行稀释；S2，将原膜器件置于稀释后的硅氧烷预聚液中进行浸渍处理；以及S3，将浸渍处理后的原膜器件进行预交联反应，得到所述再生膜器件。在步骤S1中，所述稀释剂用于将所述硅氧烷预聚液进行稀释。所述稀释剂为水和乙醇共混物。所述水与乙醇的混合比例不限。所述硅氧烷预聚液与稀释剂的体积比为1:4～4:1。所述硅氧烷预聚液的制备方法如下：S11，将多烷氧基硅烷、功能性单体和引发剂加入惰性有机溶剂中，得到一混合物；S12，将该混合物加热并在惰性气氛下进行聚合反应，得到所述硅氧烷预聚液。在步骤S11中，所述功能性单体可根据表面改性的功能需要而选择，具体的为含不饱和碳碳双键(C＝C)的单体。所述多烷氧基硅烷为含不饱和碳碳双键(C＝C)的多烷氧基硅烷。所述多烷氧基硅烷与功能性单体在所述引发剂的作用下发生聚合反应得到预聚体。具体的，所述多烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷中的至少一种。所述功能性单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。所述引发剂的作用为引发聚合反应。所述引发剂为有机过氧化物类引发剂和/或偶氮类引发剂。所述有机过氧化物类引发剂为过氧化二苯甲酰、二烷基过氧化物中的至少一种，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁氰、偶氮二异庚氰、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮异丁氰基甲酰胺中的至少一种。所述引发剂的用量较少，可根据具体的反应物及其用量而定。所述多烷氧基硅烷与功能性单体的质量比例为2:1～1:3，优选为，2:1～1:2。所述惰性有机溶剂的作用为将得到的预聚体以液态的形式保存，隔离水分等诱导，防止预聚体在贮存过程中发生水解交联，并且使之处于相对稳定的状态，而可长时间保存。所述惰性有机溶剂为乙醇、磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯的至少一种。所述惰性有机溶剂的用量根据具体需要而定，一般而言，所述惰性有机溶剂的用量较少，以方便保存以及运输的需要。即，所述多烷氧基硅烷与所述惰性有机溶剂的比例为：(1g～25g):(80mL～150mL)。优选的，所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生膜器件，其特征在于，所述再生膜器件包括原膜器件以及附于原膜器件的表面的交联层，所述交联层为通过硅氧烷预聚液对所述原膜器件的表面进行交联改性而得到，所述硅氧烷预聚液由预聚体和惰性有机溶剂组成，所述预聚体为多烷氧基硅烷与功能性单体进行聚合得到的共聚物，所述多烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷中的至少一种，所述功能性单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、N‑(3‑二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种再生膜器件，其特征在于，所述再生膜器件包括原膜器件以及附于原膜器件的表面的交联层，所述交联层为通过硅氧烷预聚液对所述原膜器件的表面进行交联改性而得到，所述硅氧烷预聚液由预聚体和惰性有机溶剂组成，所述预聚体为多烷氧基硅烷与功能性单体进行聚合得到的共聚物，所述多烷氧基硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷中的至少一种，所述功能性单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮中的至少一种。2.如权利要求1所述的再生膜器件，其特征在于，所述交联层的质量占所述再生膜器件的质量的比例为3％～25％，所述交联层的厚度为1纳米～100纳米。3.如权利要求1所述的再生膜器件，其特征在于，所述原膜器件为管式膜、帘式膜、柱式膜、平板膜中的至少一种。4.如权利要求1所述的再生膜器件，其特征在于，所述惰性有机溶剂为乙醇、磷酸三乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、磷酸三甲酯的至少一种，所述预聚体与所述惰性有机溶剂的比例为(2g～50g):100mL。5.一种如权利要求1～4任一项再生膜器件的制备方法，其包括以下步骤：(1)提供一硅氧烷预聚液，并通过一稀释剂对所述硅氧烷预聚液进行稀释；(2)将原膜器件置于稀释后的硅氧烷预聚液中进行浸渍...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富，林海波，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33