用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法，属于超滤膜技术领域，本发明专利技术公开了一种超滤膜，包括：无机制膜材料，无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10‑30nm；功能制膜材料，功能制膜材料包括氧化石墨烯；基底膜材料为PVDF；无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中。本发明专利技术获得的超滤膜，膜通量高，超滤膜的膜通量在400L/(m

【技术实现步骤摘要】
用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法
本专利技术属于超滤膜
，具体涉及一种用于污水处理工艺的超滤膜及其制备方法。
技术介绍
超滤膜是一种孔径在0.01-0.1μm范围内的微孔分离膜，通常用截留分子量来表征其孔径。超滤膜已经被用于去除水中或其他溶液中的细菌、乳化油、金属氧化物、胶体、蛋白质等分子量大的物质。聚偏氟乙烯具有极好的耐气候性和化学稳定性，在波长200-400nm的紫外线下照射一年，其性能基本不变；在室温下不受酸、碱等强氧化剂和卤素的腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，只溶于强的极性溶剂，如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAc)等。聚偏氟乙烯(PVDF)以其上述诸多的优良特性，被广泛地应用于膜分离领域。但由于PVDF膜的疏水性，使其在应用于含油脂类污染物分离过程中，容易产生污染物吸附，造成膜污染，限制了其在污水分离领域的应用。因此对PVDF膜改性增强其分离性能和抗污染性成为人们研究的主要方向。PVDF改性方法主要有表面改性和共混改性法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可用于污水处理的、膜通量高的、截留率好的、抗污染能力好的、机械强度好的超滤膜。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种超滤膜，包括：基底膜材料为PVDF；无机制膜材料，无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10-30nm；功能制膜材料，功能制膜材料包括氧化石墨烯；无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中无机制膜材料和功能制膜材料的比例关系为质量比8：1-8。氧化石墨烯碳层表面分布有大量的含氧官能团(羟基、羧基、环氧基)使其拥有很好的亲水性，因而将其与PVDF共混制膜，可以提高膜的亲水性，进而改善膜的抗有机污染性能。无机纳米粒子可以降低PVDF超滤膜表面接触角，增加其亲水性，提高其抗污染能力。PVDF稳定性好，耐腐蚀性能好，提供超滤膜优异的稳定性和耐腐蚀性。优选地，无机纳米粒子为二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和四氧化三铁中至少一种。优选地，功能制膜材料还包括聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯中至少一种。聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯与上述材料共混制备获得超滤膜，进一步提高超滤膜的亲水性，提高超滤膜的膜通量，提高超滤膜的截留率，提高超滤膜的抗污染能力，改善超滤膜的机械性能。本专利技术公开了上述超滤膜在污水处理中的用途。本专利技术的目的在于提供一种可用于污水处理的、膜通量高的、截留率好的、抗污染能力好的、机械强度好的超滤膜的制备方法。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种超滤膜的制备方法，包括：将无机制膜材料、功能制膜材料和基底膜材料与溶剂通过浸没沉淀相转化法制备得到超滤膜；浸没沉淀相转化法包括物料混合、水浴搅拌、超声波处理、静置熟化、刮膜、水浴凝固及成膜步骤。优选地，将无机制膜材料加入溶剂中，超声分散后，加入基底膜材料，搅拌混合后，加入功能制膜材料，搅拌8-24h形成均相铸膜液，静置脱泡8-24h，利用刮膜机刮制液膜，然后将玻璃板浸入15-30℃的去离子水中完成相交换，随后将膜取出，并置于去离子水中浸泡18-54h以去除残余溶剂。优选地，溶剂为70-85wt％的DMF。优选地，无机制膜材料为无机纳米粒子。更优选地，无机纳米粒子的粒径10-30nm。更优选地，无机纳米粒子为二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和四氧化三铁中至少一种。优选地，无机制膜材料的添加量为溶剂的0.2-1.6wt％。更优选地，功能制膜材料包括氧化石墨烯和以下至少一种：聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯。更进一步优选地，聚乙二醇的添加量为氧化石墨烯的20-100wt％。更进一步优选地，PVP的添加量为氧化石墨烯的20-80wt％。更进一步优选地，3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯的添加量为氧化石墨烯的40-120wt％。优选地，功能制膜材料的添加量为溶剂的0.2-1.6wt％。优选地，基底膜材料为PVDF。优选地，基底膜材料的添加量为溶剂的18-25wt％。更优选地，加入基底膜材料时的温度为50-70℃。本专利技术由于采用了无机制膜材料、功能制膜材料和基底膜材料制备获得超滤膜，因而具有如下有益效果：膜通量高，超滤膜的膜通量在400L/(m2·h)以上；截留率好，超滤膜的截留率在89％以上；抗污染能力好，超滤膜的抗污染能力在60％以上；机械强度好，超滤膜的拉伸强度在15N以上，超滤膜的断裂伸长率在4.5％以上。因此，本专利技术是一种可用于污水处理的、膜通量高的、截留率好的、抗污染能力好的、机械强度好的超滤膜的制备方法。附图说明图1为超滤膜膜通量图；图2为超滤膜截留率图；图3为超滤膜抗污染能力图；图4为超滤膜拉伸强度图；图5为超滤膜断裂伸长率图。具体实施方式以下结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步详细描述：实施例1：一种超滤膜的制备方法，将无机制膜材料加入溶剂中，超声分散后，加入基底膜材料，搅拌混合后，加入功能制膜材料，搅拌12h形成均相铸膜液，静置脱泡12h，利用刮膜机刮制液膜，然后将玻璃板浸入20℃的去离子水中完成相交换，随后将膜取出，并置于去离子水中浸泡36h以去除残余溶剂；无机制膜材料为二氧化钛纳米粒子，粒径为20nm，无机制膜材料的添加量为溶剂的0.8wt％；溶剂为80wt％的DMF；基底膜材料为聚偏氟乙烯，基底膜材料的添加量为溶剂的21wt％，加入基底膜材料时的温度为60℃；功能膜材料为氧化石墨烯，功能制膜材料的添加量为溶剂的0.6wt％。实施例2：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，无机制膜材料为氧化铝纳米粒子。实施例3：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，无机制膜材料为二氧化硅纳米粒子实施例4：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，功能制膜材料为氧化石墨烯和聚乙二醇，聚乙二醇的添加量为氧化石墨烯的60wt％。实施例5：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，功能制膜材料为氧化石墨烯和PVP，PVP的添加量为氧化石墨烯的60wt％。实施例6：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，功能制膜材料为氧化石墨烯和3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯，3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯的添加量为氧化石墨烯的60wt％。实施例7：通过制膜材料与基底膜材料共同混合制备得到超滤膜，可以PVDF超滤膜的内部孔隙率增加，孔隙结构改善，亲水性增强，膜通量增加，通过对制膜材料进行前处理，可以进一步提高超滤膜性能。本专利技术进一步采用含有硅烷偶联剂、咖啡酸多巴胺和丙烯酸喹啉酯的前处理溶液对无机制膜材料和功能制膜材料进行处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超滤膜，包括：/n基底膜材料为PVDF；/n无机制膜材料，所述无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10-30nm；/n功能制膜材料，所述功能制膜材料包括氧化石墨烯；/n所述无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中，无机制膜材料和功能制膜材料的比例关系为质量比8：1-8。/n

【技术特征摘要】
1.一种超滤膜，包括：
基底膜材料为PVDF；
无机制膜材料，所述无机制膜材料包括无机纳米粒子，无机纳米粒子的粒径10-30nm；
功能制膜材料，所述功能制膜材料包括氧化石墨烯；
所述无机制膜材料和功能制膜材料分布于基底膜材料中，无机制膜材料和功能制膜材料的比例关系为质量比8：1-8。


2.根据权利要求1所述的一种超滤膜，其特征是：所述无机纳米粒子为二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和四氧化三铁中至少一种。


3.根据权利要求1所述的一种超滤膜，其特征是：所述功能制膜材料还包括聚乙二醇、PVP、3,4-乙烯基二氧基吡咯-2,5-二羧酸二乙酯中至少一种。


4.权利要求1-3任一所述超滤膜在污水处理中的用途。


5.权利要求1所述超滤膜的制备方法，包括：将无机制膜材料、功能制膜材料和基底膜材料与溶剂通过浸没沉淀...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐坚麟，付源，王振娥，
申请(专利权)人：杭州楠大环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33