一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，包括：S1.制备包括含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物和膜材料的铸膜液；S2.将所述铸膜液涂覆到基膜表面，并进行成膜处理，得到所述具有高抗污染性能的油水分离膜。本发明专利技术制备的油水分离膜具有抗污染能力强，制备方法简单，长周期运行膜的通量衰减少，易于工业化等优点，在处理含油污水方面具有重大的应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法
本专利技术涉及一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，属于平板膜的制备技术。
技术介绍
伴随着三次采油、注聚开采、边缘油田的开采等，国内的油田、炼化企业的含油污水的乳化问题将更加严重、处理过程将更加困难，现有的含油污水处理技术存在时间长、设备体积大、设备腐蚀速率快、使用大量化学药剂等缺点，需要开发新型技术来处理。膜过滤分离法是一种新型的油水分离技术，具有简单高效、操作灵活、环境污染低、通用性强等特点，是油水分离技术的主要发展方向。但常规的亲水性和疏水性油水分离膜存在着抗污染能力差、通量衰减较快、油水分离效果不理想等缺点。聚丙烯、聚砜类和聚偏氟乙烯是石化行业的广泛应用的超滤膜材料，具有良好的稳定性，可应用于较宽的水质环境。但将这些膜应用于油水分离过程中由于亲水性差则存在抗污染能力差的问题，导致膜通量衰减较快，因此对膜材料的亲水改性尤为重要。材料改性技术归根到底就是如何将具有特殊性质的物质与膜结合的问题。目前常采用共混、等离子体处理和表面接枝改性等方法对膜进行亲水改性。等离子体处理和表面改性则主要在膜材料表面进行改性，但随着长周期的运行，膜材料的整体亲水性下降较快，在工业应用过程不太理想。磷酰胆碱基团是细胞外层膜的主要组成，磷酰胆碱基团可以在细胞膜表面与水分子形成一层牢固的水化层，具有优秀的亲水能力和抗污染性能(JournalofMaterialsChemistryA,2018,,6,3231-3241.)。含有磷酰胆碱(PC)基团的两性离子聚合物具有良好的抗生物粘附和污染能力(中国专利CN201610485188.2和CN201610485203.3)。但目前报道的通过磷酰胆碱基团改性的亲水性油水分离膜是通过表面改性的方式进行的，这种改性方式在长期使用过程中也存在着抗污染能力较差的缺点。本专利技术通过共混的方式使磷酰胆碱基团均匀的分散在膜中，这种改性方式对膜的力学性能和热稳定性没有影响，可以有效的提高膜的抗污染性能，尤其是在抗生物黏附和污染方面具有重大的应用潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的油水分离膜抗污染能力差的问题，提供一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法。本专利技术制备的油水分离膜具有抗污染能力强，制备方法简单，长周期运行膜的通量衰减少，易于工业化等优点，在处理含油污水方面具有重大的应用潜力。根据本专利技术的一个方面，提供了一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，包括：S1.制备包括含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物和膜材料的铸膜液；S2.将所述铸膜液涂覆到基膜表面，并进行成膜处理，得到所述具有高抗污染性能的油水分离膜。根据本专利技术的一些实施方式，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的结构如下所示：式I中，R1、R2选自氢和C1-C20的烃基，优选自氢和取代或未取代的C1-C20的烷基；R3选自C1-C20的烃基，优选自取代或未取代的C4-C20的烷基，更优选自含有酰胺键、酯键的C4-C20的长链烷基；m为20-200的整数，n为1-1000的整数。根据本专利技术优选的实施方式，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的分子量为15000-30000。根据本专利技术优选的实施方式，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物通过如下方法制备：(1)使式A所示的化合物与式B所示的化合物反应得到式C所示的化合物；(2)使式C所示的化合物与多巴胺反应，得到式I所示的含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物；式A、B、C中，R1、R2、R3具有与式I中相同的定义。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(1)中，所述反应温度60-80℃，优选为70℃；反应时间5-30h，优选为24h。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(1)中所述反应溶剂优选为四氢呋喃。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(1)中所述反应加入1～5％偶氮二异丁腈(AIBN)。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中所述反应温度为50-80℃，优选为60℃；所述反应时间为1-100h，优选为12-72h。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中所述反应溶剂优选为乙醇。根据本专利技术优选的实施方式，步骤(2)中所述反应最终pH调至3-4，制得所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物。根据本专利技术优选的实施方式，制备含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的反应可在惰性气体保护下进行，惰性气体优选为氮气。根据本专利技术优选的实施方式，所述步骤S1包括：将含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物和膜材料加入到有机溶剂中，在40-80℃下搅拌溶解，得到混合液，优选搅拌溶解温度为40-60℃；对所述混合液进行溶胀和脱泡处理，得到铸膜液。根据本专利技术优选的实施方式，所述膜材料包括聚烯烃、聚砜和含氟聚合物中的至少一种，优选包括聚丙烯、聚砜、聚醚砜和聚偏氟乙烯中的至少一种。根据本专利技术优选的实施方式，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；所述有机溶剂优选包括乙醇和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。根据本专利技术优选的实施方式，所述膜材料、两性离子聚合物和有机溶剂的质量比为(5-25)：(2-10)：(65-95)；优选为(10-20)：(2-8)：(80-90)。根据本专利技术优选的实施方式，所述成膜处理包括：将涂覆了铸膜液的基膜浸入到水中，经水洗洗出结合不牢固的杂质，并使亲水基团从膜内迁移至膜表面，得到所述具有高抗污染性能的油水分离膜。根据本专利技术优选的实施方式，步骤S2中将所述铸膜液涂覆到基膜表面可在刮膜机上进行，例如基膜速度为1-3m/s，优选为1-1.6m/s，刮刀与基膜之间的尺寸之间的厚度为120-350μm，优选为150-300μm。根据本专利技术优选的实施方式，所述基膜优选为聚酯无纺布。根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法制备的具有高抗污染性能的油水分离膜在油水分离中的应用。相比于现有技术，本专利技术提供的一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，具有以下优点：(1)本专利技术采用共混的方法制备的具有高抗污染性能的油水分离膜方法简单，操作过程简便，易于工业化。(2)本专利技术用亲水性强、抗生物污染的含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物，不仅含有抗污染性能的两性离子基团，而且也含有邻苯二酚基团，较容易地与制膜聚合物发生黏附作用，具有结构稳定，抗污染能力强，油水分离效率高，水通量大的优点。附图说明图1为含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物(PMEND)制备路线图。图2为含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物(PMEN12D)制备路线图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。【实施例1】含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物(PMEND)的制备过程如图1所示，具体制备步骤如下：(1)首先将无水乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，包括：/nS1.制备包括含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物和膜材料的铸膜液；/nS2.将所述铸膜液涂覆到基膜表面，并进行成膜处理，得到所述具有高抗污染性能的油水分离膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备具有高抗污染性能的油水分离膜的方法，包括：
S1.制备包括含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物和膜材料的铸膜液；
S2.将所述铸膜液涂覆到基膜表面，并进行成膜处理，得到所述具有高抗污染性能的油水分离膜。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物的结构如下所示：



式I中，R1、R2选自氢和C1-C20的烃基，优选自氢和取代或未取代的C1-C20的烷基；R3选自C1-C20的烃基，优选自取代或未取代的C4-C20的烷基；m为20-200的整数，n为1-1000的整数。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两性离子聚合物的分子量为15000-30000。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物通过如下方法制备：
(1)使式A所示的化合物与式B所示的化合物反应得到式C所示的化合物；
(2)使式C所示的化合物与多巴胺反应，得到式I所示的含磷酰胆碱基团的两性离子聚合物；



式A、B、C中，R1、R2、R3具有与式I中相同的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡宁，郦和生，张新妙，杨丽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11