一种高强度耐污超滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强度耐污超滤膜的制备方法，属于分离膜过滤技术领域。本发明专利技术首先以大豆、玉米粒为原料制得发酵产物，再加入氯化铁、硫化钠、硝酸银溶液制得混合物料，最后将混合物料与聚合物以及其它助剂混合，铺于玻璃基板上烘干即得高强度耐污超滤膜，本发明专利技术经过微生物发酵和酸液浸泡，使大豆蛋白、糖类以及其它有机成分得到一定程度分解，生成醇类、羧酸等物质，有助于提高各成分之间的粘结吸附程度，使超滤膜的力学强度得到增强，本发明专利技术将银离子引入超滤膜成分中，生成纳米级银颗粒生长于有机纤维交联结构中，能够有效增强纤维成分的力学强度，起到杀菌灭菌的作用，避免超滤膜被微生物吸附、腐蚀，具有广阔的应用前景。

Preparation of a high strength antifouling ultrafiltration membrane

The invention relates to a preparation method of a high-strength pollution resistant ultrafiltration membrane, belonging to the technical field of separation membrane filtration. The invention first uses soybean and corn grains as raw materials to produce fermentation products, then adds ferric chloride, sodium sulfide and silver nitrate solution to produce mixed materials, finally mixes the mixed materials with polymers and other additives, spreads them on a glass substrate and dries them to obtain a high-strength pollution-resistant ultrafiltration membrane. After microbial fermentation and acid immersion, the invention makes soybean protein, sugar and other organic compounds It can decompose to a certain extent and generate alcohols, carboxylic acids and other substances, which is helpful to improve the degree of adhesion and absorption between various components and enhance the mechanical strength of the ultrafiltration membrane. The invention introduces silver ions into the components of the ultrafiltration membrane, generates nano-sized silver particles to grow in the organic fiber cross-linked structure, which can effectively enhance the mechanical strength of the fiber components and play a role of sterilization, To avoid the adsorption and corrosion of ultrafiltration membrane by microorganism has a broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度耐污超滤膜的制备方法
本专利技术涉及一种高强度耐污超滤膜的制备方法，属于分离膜过滤

技术介绍
随着全球水资源问题的凸显以及污水处理力度的不断加大，膜分离技术逐渐受到广泛关注。膜分离技术是当今进行饮用水深度净化，保障水质安全的重要新技术。由于其过滤效果好、能耗低、无相变、操作简便，在给水净化、中水回用、废水处理等领域得到越来越广泛的应用。超滤膜，是一种孔径规格一致、且额定孔径范围为0.001～0.02μm的微孔过滤膜。主要是依靠膜的物理筛分作用来去除污染物，在一定压力的作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压原料液侧透过膜到达低压侧，而大分子及微粒组分被膜阻挡，原料液逐渐被浓缩而后以浓缩液的形式排出。以超滤膜为核心的水处理工艺已经发展成为第三代饮用水净化工艺，它与其它技术的组合工艺可以有效地对微污染水源进行处理，生产优质的饮用水。目前绝大多数企业是以生产中空纤维超滤膜组件为主。目前常用的膜材料有聚砜（PSF）、聚醚砜（PES）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。聚砜类超滤膜具有装填密度高、比表面积大、耐压性能好等优点，但是强度较低、刚性差、易变形，严重的还会产生破孔、断丝等现象；聚醚砜类超滤膜具有物理和化学稳定性好，成膜特性优良等优点。但是聚醚砜由于本身具有较多的疏水性基团，因此所形成的膜疏水性强，在过滤水介质物料时，容易造成严重的膜污染；聚氯乙烯类超滤膜具有耐酸碱性强，耐有机溶剂性好等优点，但脆性高、韧性差，在膜组件中容易导致端头损伤，缩短使用寿命，且强度低，所耐受的横向冲击力和纵向拉伸力有限，不耐受水流冲击和频繁的正反冲洗，影响大规模应用的安全性；聚偏氟乙烯类超滤膜具有优良的化学稳定性、热稳定性和易成膜等优点，但只能起到过滤固态或胶状杂质的作用，对溶解在水中的各种重金属离子，如：铅、汞、铬、铁和影响水中硬度的钙、镁等离子起不到过滤作用，这是目前PVDF超滤膜的最大缺陷。现有技术中的超滤膜均存在强度不高，亲水性差，过滤速度较低，运行时膜容易压裂，造成截留率急剧下降的缺陷。此外，超滤膜易受生物污染，生物污染是指微生物在膜表面的吸附和富集，并最终在膜表面形成生物污染层。加入亲水性无机纳米颗粒能增加膜的亲水性，减少超滤膜的污染，同时增加膜的机械性能，是近来研究热点。但是添加无机纳米颗粒配制铸膜液时，纳米颗粒容易发生团聚，在铸膜液中分散性差，降低了纳米颗粒的尺寸效应，造成制备出的超滤膜亲水性改善效果不好，并且团聚后的纳米颗粒容易堵塞膜孔降低水通量。因此，提供一种机械强度高，水通量高，不易堵塞且耐久性好的超滤膜具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前超滤膜的耐污性能不佳、耐微生物腐蚀性能差，机械强度不佳、韧性差，抗拉伸能力不佳的缺陷，提供了一种高强度耐污超滤膜的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：高强度耐污超滤膜的具体制备步骤为：将混合物料、聚砜、聚氯乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、尿素投入共混机中，在转速为400～500r/min和温度为30～40℃的条件下混合搅拌150～180min制得预制铸膜液，将预制铸膜液置于厚度为0.2mm～0.4mm的玻璃基板上，将玻璃基板投入烘箱中，在温度为60～80℃的条件下干燥4～5h，干燥后脱落即得高强度耐污超滤膜；混合物料的具体制备步骤为：（1）将混合溶液和质量分数为3～5%的硝酸银溶液投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌30～40min，搅拌后将反应釜内温度升高至90～100℃，继续用搅拌装置以230～250r/min的转速混合搅拌2～3h制得预制溶液；（2）将预制溶液投入旋转蒸发仪中，在转速为160～200r/min和温度为60～80℃的条件下浓缩2～3h，浓缩后将物料投入烘箱中，在温度为160～180℃的条件下静置180～210min，干燥后投入球磨机中，在球料比为5:1和转速为220～240r/min的条件下研磨2～3h制得混合物料；混合溶液的具体制备步骤为：（1）将大豆与玉米粒投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥2～3h，干燥后将物料投入行星球磨机中，在球料比为10:1和转速为180～200r/min的条件下研磨混合40～50min制得混合物料；（2）将混合物料、河底淤泥、蒸馏水投入发酵罐中混合均匀，将发酵罐敞口置于温度为32～36℃的温室中，恒温静置2～3天，将发酵罐密封，将温室温度降低，恒温静置4～6天过滤得到滤液制得发酵产物；（3）将发酵产物与质量分数为10～15%的磷酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为70～80℃的水浴锅中，恒温水煮60～80min制得反应浆液，将反应浆液、氯化铁粉末、质量分数为4～6%的硫化钠溶液投入烧杯中混合搅拌均匀制得混合溶液。优选的按重量份数计，混合物料为12～14份、聚砜为3～5份、聚氯乙烯为10～12份、N，N-二甲基甲酰胺为5～7份、尿素为0.6～1.0份。混合物料的具体制备步骤（1）中混合溶液和质量分数为3～5%的硝酸银溶液的质量比为5:1。混合溶液的具体制备步骤（1）中大豆与玉米粒的质量比为5:1。混合溶液的具体制备步骤（2）中优选的按重量份数计，混合物料为12～14份、河底淤泥为1～2份、蒸馏水为5～7份。混合溶液的具体制备步骤（2）中发酵罐密封时恒温静置的温度为22～25℃。混合溶液的具体制备步骤（3）中发酵产物与质量分数为10～15%的磷酸溶液的质量比为1:5。混合溶液的具体制备步骤（3）中优选的按重量份数计，反应浆液为15～17份、氯化铁粉末为2～4份、质量分数为4～6%的硫化钠溶液为20～22份。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术首先将大豆、玉米粒干燥研磨制得混合物料，然后将混合物料、淤泥、蒸馏水投入发酵罐中混合发酵制得发酵产物，随后将发酵产物与磷酸混合加热，加热后再混入氯化铁、硫化钠混合搅拌制得预制溶液，再将预制溶液与硝酸银溶液混合反应，反应后浓缩干燥研磨制得混合物料，最后将混合物料与聚合物以及其它助剂混合，铺于玻璃基板上烘干即得高强度耐污超滤膜，本专利技术从大豆、玉米粒中提取大豆蛋白、糖类、酯类等有机物，大豆中同时具有豆粕，经过微生物发酵和酸液浸泡，使大豆蛋白、糖类以及其它有机成分得到一定程度分解，生成醇类、羧酸等物质，有助于提高各成分之间的粘结吸附程度，加强超滤膜的微观交联结构，以增强超滤膜的机械强度和韧性，豆粕中同时具有有机纤维成分，经过提取和水解，纤维中分子链断裂，并形成交联致密的网络结构，使超滤膜的力学强度得到进一步增强，从而使超滤膜的韧性和抗拉伸能力得到提高；（2）本专利技术将银离子引入超滤膜成分中，利用羧基螯合吸附于有机纤维中，再通过氯化铁、硫化钠等成分反应，生成纳米级银颗粒生长于有机纤维交联结构中，能够有效增强纤维成分的力学强度，利用有机纤维和各有机物质使银颗粒更易于分散、吸附于超滤膜结构中，使超滤膜的韧性、机械强度得到加强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度耐污超滤膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n将混合物料、聚砜、聚氯乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、尿素投入共混机中，在转速为400～500r/min和温度为30～40℃的条件下混合搅拌150～180min制得预制铸膜液，将预制铸膜液置于厚度为0.2mm～0.4mm的玻璃基板上，将玻璃基板投入烘箱中，在温度为60～80℃的条件下干燥4～5h，干燥后脱落即得高强度耐污超滤膜；/n所述的混合物料的具体制备步骤为：/n（1）将混合溶液和质量分数为3～5%的硝酸银溶液投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌30～40min，搅拌后将反应釜内温度升高至90～100℃，继续用搅拌装置以230～250r/min的转速混合搅拌2～3h制得预制溶液；/n（2）将预制溶液投入旋转蒸发仪中，在转速为160～200r/min和温度为60～80℃的条件下浓缩2～3h，浓缩后将物料投入烘箱中，在温度为160～180℃的条件下静置180～210min，干燥后投入球磨机中，在球料比为5:1和转速为220～240r/min的条件下研磨2～3h制得混合物料；/n所述的混合溶液的具体制备步骤为：/n（1）将大豆与玉米粒投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥2～3h，干燥后将物料投入行星球磨机中，在球料比为10:1和转速为180～200r/min的条件下研磨混合40～50min制得混合物料；/n（2）将混合物料、河底淤泥、蒸馏水投入发酵罐中混合均匀，将发酵罐敞口置于温度为32～36℃的温室中，恒温静置2～3天，将发酵罐密封，将温室温度降低，恒温静置4～6天过滤得到滤液制得发酵产物；/n（3）将发酵产物与质量分数为10～15%的磷酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为70～80℃的水浴锅中，恒温水煮60～80min制得反应浆液，将反应浆液、氯化铁粉末、质量分数为4～6%的硫化钠溶液投入烧杯中混合搅拌均匀制得混合溶液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高强度耐污超滤膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
将混合物料、聚砜、聚氯乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、尿素投入共混机中，在转速为400～500r/min和温度为30～40℃的条件下混合搅拌150～180min制得预制铸膜液，将预制铸膜液置于厚度为0.2mm～0.4mm的玻璃基板上，将玻璃基板投入烘箱中，在温度为60～80℃的条件下干燥4～5h，干燥后脱落即得高强度耐污超滤膜；
所述的混合物料的具体制备步骤为：
（1）将混合溶液和质量分数为3～5%的硝酸银溶液投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌30～40min，搅拌后将反应釜内温度升高至90～100℃，继续用搅拌装置以230～250r/min的转速混合搅拌2～3h制得预制溶液；
（2）将预制溶液投入旋转蒸发仪中，在转速为160～200r/min和温度为60～80℃的条件下浓缩2～3h，浓缩后将物料投入烘箱中，在温度为160～180℃的条件下静置180～210min，干燥后投入球磨机中，在球料比为5:1和转速为220～240r/min的条件下研磨2～3h制得混合物料；
所述的混合溶液的具体制备步骤为：
（1）将大豆与玉米粒投入烘箱中，在温度为60～70℃的条件下干燥2～3h，干燥后将物料投入行星球磨机中，在球料比为10:1和转速为180～200r/min的条件下研磨混合40～50min制得混合物料；
（2）将混合物料、河底淤泥、蒸馏水投入发酵罐中混合均匀，将发酵罐敞口置于温度为32～36℃的温室中，恒温静置2～3天，将发酵罐密封，将温室温度降低，恒温静置4～6天过滤得到滤液制得发酵产物；
（3）将发酵产物与质量分数为10～15%的磷酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为70～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军伟，
申请(专利权)人：刘军伟，
类型：发明
国别省市：河南;41