一种高强度污水处理复合膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度污水处理复合膜的制备方法，属于污水处理技术领域。本发明专利技术将毛竹片置于蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破中进行蒸汽爆破制得汽爆产物，随后将汽爆产物与鸡蛋壳混合同时加入亚氯酸钠以及碱液混合，再加入2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵混合高温反应制得反应产物，然后将反应产物冷冻干燥并混入硫酸铜、柠檬酸溶液反应，反应后高温煅烧制得煅烧产物，最后将煅烧产物与胶原蛋白溶液、壳聚糖混合均匀平铺于模具上，烘干后揭膜制得高强度污水处理复合膜，本发明专利技术利用鸡蛋壳与毛竹片混合从中提取出有机成分，使竹纤维中引入各有机物质，增强交联密度，使复合膜的力学强度提高，同时混入壳聚糖使复合膜具有杀菌作用，具有广阔的应用前景。

A preparation method of high strength composite membrane for sewage treatment

【技术实现步骤摘要】
一种高强度污水处理复合膜的制备方法
本专利技术涉及一种高强度污水处理复合膜的制备方法，属于污水处理

技术介绍
随着工业的发展，重金属污染越来越严重，重金属的废水污染通过食物链的传播将会对于环境产生深远的影响，重金属的废水污染也逐渐成为全球性的研究课题。目前，水体重金属污染修复治理采用以下两条基本途径：一是降低重金属的生物可利用性和在水体中的迁移能力；二是将重金属从受污染水体中彻底清除，主要有以下三类：化学法、物理化学法和生物法。在重金属污水处理中，物理法中的吸附法是最常用的技术方法，主要是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水。传统的吸附剂有活性炭、沸石、蛭石、海泡石、硅藻士、陶粒等，其中陶粒是一种较为廉价的进行废水处理的产品，现有的研究陶粒，一般是采用烧结法和免烧法来制备，但已无法适应高效环保发展的要求，特别是磷石膏产品的表面由于磷石膏本身内部的可溶性杂质含量较高，整体性能较差，因此针对吸附重金属离子的磷石膏产品的研究受到研究人员的重视。现有技术中用于重金属污水吸附处理的磷石膏产品的表面由于磷石膏本身内部的可溶性杂质含量较高，尤其是钠含量较高，导致表面粉化，进而降低了磷石膏复合膜产品的强度和韧性，进而导致磷石膏产品的质量较差，产品的耐候性和耐腐蚀性能较差，使用寿命较为短暂等问题。传统的污水处理方法存在成本高、效率低、二次污染等问题。研究表明，具有光催化性的半导体纳米级氧化物能够利用紫外线降解多种污染物，可将水中烃类、表面活性剂、有机染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂等氧化分解，可用于污水处理。采用粉体光催化氧化物制得的复合膜进行污水处理时，存在粉体难回收、悬浮粉体影响光线透过率等问题；因此近年来多采用二氧化钛薄膜进行光催化，但又存在接触面积较小、催化效率低、寿命不高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前污水处理复合膜力学强度差易断裂、化学稳定性能、过滤性能不佳的缺陷，提供了一种高强度污水处理复合膜的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：高强度污水处理复合膜的具体制备步骤为：称取过筛产物、质量分数为5～8%的胶原蛋白溶液、壳聚糖以及质量分数为4～6%的醋酸溶液投入反应釜中，用搅拌器以800～900r/min的转速混合搅拌80～100min制得预制产物，将预制产物均匀铺展于模具中，液面厚度约为2～3mm，将模具至于烘箱中，在温度为55～65℃的条件下恒温干燥16～18h，冷却结膜即得高强度污水处理复合膜；过筛产物的具体制备步骤为：（1）将反应产物投入真空冷冻干燥箱中，在温度为-40～-36℃，真空度为120～140Pa的条件下冷冻干燥24～26h制得干燥产物，将干燥产物、硫酸铜、柠檬酸和质量分数为13～15%的乙酸溶液投入烧杯中混合均匀得到改性产物；（2）将改性产物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为15～19%的氢氧化钠溶液调节pH值至10～11，常温下静置2～3h后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣置于马弗炉中，在氩气氛围下，升高炉内温度，高温煅烧50～60min制得煅烧产物，将煅烧产物投入研磨机中研磨过150目筛得到过筛产物；反应产物的具体制备步骤为：（1）将600～800g毛竹片置于蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230～250℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.5～1.7MPa，密封爆破罐，恒温恒压静置45～55min，制得汽爆产物，将汽爆产物与鸡蛋壳投入行星球磨机中，以400～420r/min的转速混合研磨80～100min制得混合物；（2）将混合物置于烘箱中，在温度为65～75℃的条件下干燥10～12h制得干燥产物，将干燥产物、亚氯酸钠、苯醇和质量分数为15～17%的氢氧化钠溶液投入烧杯中，用搅拌器以500～520r/min的转速混合搅拌40～50min，搅拌后常温下静置4～5h制得固液混合物；（3）将固液混合物与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵投入反应釜中，将反应釜内温度升高至62～66℃，恒温反应35～45min，用搅拌器以230～250r/min的转速混合搅拌65～75min，再升高反应釜内温度，恒温条件下用搅拌器在转速为500～520r/min的条件下混合搅拌50～60min制得反应产物。优选的按重量份数计，过筛产物为8～10份、质量分数为5～8%的胶原蛋白溶液为5～7份、壳聚糖为1.5～1.9份、质量分数为4～6%的醋酸溶液为18～20份。过筛产物的具体制备步骤（1）中优选的按重量份数计，干燥产物为8～10份、硫酸铜为5～7份、柠檬酸为1.6～1.8份、质量分数为13～15%的乙酸溶液为15～17份。过筛产物的具体制备步骤（2）中马弗炉内温度升高至350～370℃。反应产物的具体制备步骤（1）中汽爆产物与鸡蛋壳的质量比为3:1。反应产物的具体制备步骤（2）中优选的按重量份数计，干燥产物为7～9份、亚氯酸钠为1.3～1.5份、苯醇为3～5份、质量分数为15～17%的氢氧化钠溶液为16～18份。反应产物的具体制备步骤（3）中固液混合物与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为8:1。反应产物的具体制备步骤（3）中反应釜内温度升高至73～75℃。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术首先将毛竹片置于蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破制得汽爆产物，随后将汽爆产物与鸡蛋壳混合同时加入亚氯酸钠以及碱液混合浸泡制得固液混合物，再加入2，3-环氧丙基三甲基氯化铵混合高温反应制得反应产物，然后将反应产物冷冻干燥并混入硫酸铜、柠檬酸溶液反应，反应后高温煅烧制得煅烧产物，最后将煅烧产物与胶原蛋白溶液、壳聚糖混合均匀平铺于模具上，烘干后揭膜制得高强度污水处理复合膜，本专利技术利用蒸汽爆破的方式分离竹片中的竹纤维成分，将竹纤维与蛋壳混合后利用2，3-环氧丙基三甲基氯化铵反应，使竹纤维与鸡蛋壳中分解得到的蛋白质、无机盐以及其它有机成分结合粘结，并在竹纤维的分子链上引入大量的有机官能团，利于与复合膜各成分之间形成氢键吸附以及共价键吸附，从而加强复合膜材料中微观结构的强度，再结合竹纤维本身的力学性能和韧性全面提高复合膜的力学强度，同时利用离子键、螯合作用粘结吸附金属离子，通过共价键、氢键以及电荷吸附增强复合膜对污染物的吸附作用，提高复合膜的过滤能力；（2）本专利技术利用硫酸铜对经过改性后的竹纤维反应，使竹纤维表面析出活泼性很强的钙离子，钙离子析出后在竹纤维表面形成离子空穴，从而带有负电荷，加强吸附污水中重金属离子的能力，提高复合膜的过滤性能，本专利技术引入的胶原蛋白、壳聚糖等成分不仅具有杀菌抑菌的功效，还能加强复合膜内部各组分之间的交联强度，提高复合膜中各分子的交联密度，从而加强复合膜的力学强度以及化学稳定性，使复合膜难以断裂、分解，使用寿命更长，去污效率更高，具有广阔的应用前景。具体实施方式将600～800g毛竹片置于蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230～250℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.5～1.7MPa，密封爆破罐，恒温恒压静置45～55min，制得汽爆产物，将汽爆产物与鸡蛋壳按质量比3:1投入行星球磨机中，以400～420r/min的转速混合研磨80～100min制得混合物；将上述混合物置于烘箱中，在温度为65～75℃的条件下干燥10～12h制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度污水处理复合膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：称取过筛产物、质量分数为5～8%的胶原蛋白溶液、壳聚糖以及质量分数为4～6%的醋酸溶液投入反应釜中，用搅拌器以800～900r/min的转速混合搅拌80～100min制得预制产物，将预制产物均匀铺展于模具中，液面厚度约为2～3mm，将模具至于烘箱中，在温度为55～65℃的条件下恒温干燥16～18h，冷却结膜即得高强度污水处理复合膜；所述的过筛产物的具体制备步骤为：（1）将反应产物投入真空冷冻干燥箱中，在温度为‑40～‑36℃，真空度为120～140Pa的条件下冷冻干燥24～26h制得干燥产物，将干燥产物、硫酸铜、柠檬酸和质量分数为13～15%的乙酸溶液投入烧杯中混合均匀得到改性产物；（2）将改性产物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为15～19%的氢氧化钠溶液调节pH值至10～11，常温下静置2～3h后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣置于马弗炉中，在氩气氛围下，升高炉内温度，高温煅烧50～60min制得煅烧产物，将煅烧产物投入研磨机中研磨过150目筛得到过筛产物；所述的反应产物的具体制备步骤为：（1）将600～800g毛竹片置于蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230～250℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.5～1.7MPa，密封爆破罐，恒温恒压静置45～55min，制得汽爆产物，将汽爆产物与鸡蛋壳投入行星球磨机中，以400～420r/min的转速混合研磨80～100min制得混合物；（2）将混合物置于烘箱中，在温度为65～75℃的条件下干燥10～12h制得干燥产物，将干燥产物、亚氯酸钠、苯醇和质量分数为15～17%的氢氧化钠溶液投入烧杯中，用搅拌器以500～520r/min的转速混合搅拌40～50min，搅拌后常温下静置4～5h制得固液混合物；（3）将固液混合物与2，3‑环氧丙基三甲基氯化铵投入反应釜中，将反应釜内温度升高至62～66℃，恒温反应35～45min，用搅拌器以230～250r/min的转速混合搅拌65～75min，再升高反应釜内温度，恒温条件下用搅拌器在转速为500～520r/min的条件下混合搅拌50～60min制得反应产物。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度污水处理复合膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：称取过筛产物、质量分数为5～8%的胶原蛋白溶液、壳聚糖以及质量分数为4～6%的醋酸溶液投入反应釜中，用搅拌器以800～900r/min的转速混合搅拌80～100min制得预制产物，将预制产物均匀铺展于模具中，液面厚度约为2～3mm，将模具至于烘箱中，在温度为55～65℃的条件下恒温干燥16～18h，冷却结膜即得高强度污水处理复合膜；所述的过筛产物的具体制备步骤为：（1）将反应产物投入真空冷冻干燥箱中，在温度为-40～-36℃，真空度为120～140Pa的条件下冷冻干燥24～26h制得干燥产物，将干燥产物、硫酸铜、柠檬酸和质量分数为13～15%的乙酸溶液投入烧杯中混合均匀得到改性产物；（2）将改性产物投入烧杯中，向烧杯中滴加质量分数为15～19%的氢氧化钠溶液调节pH值至10～11，常温下静置2～3h后过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次，将滤渣置于马弗炉中，在氩气氛围下，升高炉内温度，高温煅烧50～60min制得煅烧产物，将煅烧产物投入研磨机中研磨过150目筛得到过筛产物；所述的反应产物的具体制备步骤为：（1）将600～800g毛竹片置于蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐中输送温度为230～250℃的水蒸气，直至罐内气压升高至1.5～1.7MPa，密封爆破罐，恒温恒压静置45～55min，制得汽爆产物，将汽爆产物与鸡蛋壳投入行星球磨机中，以400～420r/min的转速混合研磨80～100min制得混合物；（2）将混合物置于烘箱中，在温度为65～75℃的条件下干燥10～12h制得干燥产物，将干燥产物、亚氯酸钠、苯醇和质量分数为15～17%的氢氧化钠溶液投入烧杯中，用搅拌器以500～520r/min的转速混合搅拌40～50min，搅拌后常温下静置4～5h制得固液混合物；（3）将固液混合物与2，3-环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳秀，
申请(专利权)人：刘佳秀，
类型：发明
国别省市：湖南,43