一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，包括酸处理硅藻土的制备、异氰酸酯化硅藻土的制备、功能化硅藻土的制备、功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液的制备以及改性聚氯乙烯复合分离膜的制备5个步骤，本发明专利技术将四氧化三铁负载到硅藻土的孔道中，并且在硅藻土的表面引入了羟基、异氰酸酯基和巯基，能够与聚氯乙烯稳定复合，提高了硅藻土的分散性，同时也间接提高了铁离子的分散性，稳定分散的硅藻土在分离膜中具有较强的吸附性能和降解性能，配合分离膜中的多孔结构，可以对Pb

The invention relates to a self descaling modified polyvinyl chloride composite separation membrane and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法
本专利技术涉及分离膜制备
，具体涉及一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法。
技术介绍
膜分离技术是一种绿色环保、高效简便的分离技术，并于近些年被广泛应用于污水处理领域，表现出广阔的应用前景。但是，传统的膜法水处理技术主要利用膜孔筛分作用截留去除污染物，截留在膜表面或膜孔道的有机污染物易产生膜污染和结垢的问题，导致膜运行通量下降，需频繁进行膜再生甚至更换膜，增加运行成本和工艺复杂程度。聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯单体经聚合后得到的产物，具有价格低廉、热稳定性高等优点。近年来，由于聚氯乙烯具有良好的成膜性能，聚氯乙烯可制备微滤、超滤膜等，应用于污水处理、石油化工等领域，但聚氯乙烯的表面能较低，其疏水性使得聚氯乙烯膜易吸附有机物而产生膜污染和结垢，降低分离膜的分离效率。中国专利CN107118477B公开了一种碳包覆金属纳米颗粒负载PVDF膜及其制备方法和应用，其首先合成碳包覆金属纳米颗粒，然后将其与聚偏氟乙烯粉末、有机添加剂和分散介质混合、搅拌得到铸膜液，再经溶液相转化法获得目标产物。虽然该专利解决了金属纳米颗粒易团聚、流失的技术问题，但是碳负载在PVDF膜上仍然分散不均匀，而且长时间使用也会出现膜污染的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，解决了传统的聚氯乙烯膜性能差的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种改性聚氯乙烯复合分离膜，以重量份数计，包括：聚氯乙烯70-80份、功能化硅藻土10-20份、聚乙二醇20-30份、聚醚改性聚硅氧烷0.5-2份。优选的，所述功能化硅藻土的制备方法，包括如下步骤：(1)将硅藻土加入到氯化铁和硫酸的混合溶液中，超声震荡、过滤、自然风干，然后将所得产物进行煅烧，得到酸处理硅藻土；(2)向乙酸乙酯溶剂中加入酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛下，先超声分散均匀，然后进行回流反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，得到异氰酸酯化硅藻土；(3)向四氢呋喃溶剂中加入异氰酸酯化硅藻土和1,3-丙二硫醇，在氮气气氛下，超声分散均匀后进行点击化学反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，即得到功能化硅藻土。优选的，步骤(1)中，硅藻土与氯化铁和硫酸混合溶液的质量比为5-10:100，氯化铁和硫酸的摩尔比为1:0.5-2。优选的，步骤(1)中，超声震荡温度为45-55℃，超声震荡时间为7-9h；煅烧温度为300-400℃，煅烧时间为2-3h。优选的，步骤(2)中，酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为5:32-40:5-8；回流反应的温度为15-35℃，回流反应时间为2-8h。优选的，步骤(3)中，异氰酸酯化硅藻土和1,3-丙二硫醇的质量比为5:15-20；点击化学反应温度为80-100℃，点击化学反应时间为1-3h。本专利技术还提供上述改性聚氯乙烯复合分离膜的制备方法，包括如下步骤：(01)向去离子水中加入十二烷基硫酸钠和十六醇，超声分散均匀后加入功能化硅藻土和硫酸铈铵，然后将混合液转移至高压反应釜中，在氮气气氛下，向釜内通入氯乙烯，然后在15-30℃下搅拌20-40min后进行聚合反应，反应结束后，将反应产物冷却，得到功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液；(02)向二甲基乙酰胺溶剂中加入功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液、聚乙二醇和聚醚改性聚硅氧烷，在15-30℃下搅拌20-40h，然后转移至模具中进行固化，即得到一种改性聚氯乙烯复合分离膜。优选的，步骤(01)中，十二烷基硫酸钠、十六醇、功能化硅藻土、硫酸铈铵和氯乙烯的质量比为120-180:140-200:0.5-4:0.1-0.6:100。优选的，步骤(01)中，聚合反应的温度为40-60℃，聚合反应的时间为4-10h。优选的，步骤(02)中，功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液、聚乙二醇和聚醚改性聚硅氧烷的质量比为50:20-30:1-2。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提供一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，本专利技术通过混匀再煅烧的方法，将氯化铁氧化成四氧化三铁并且负载到硅藻土的孔道中，实现铁离子在硅藻土中的均匀分布，利用铁离子的芬顿反应除去有机污染物，将分离膜上的污垢及时去除。(2)本专利技术提供一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，本专利技术通过一系列的化学反应，对负载四氧化三铁的硅藻土进行改性，使得硅藻土的表面引入了羟基、异氰酸酯基和巯基，改性硅藻土和聚氯乙烯有多个连接位点，能够与聚氯乙烯稳定复合，提高了硅藻土的分散性，同时也间接提高了铁离子的分散性，稳定分散的硅藻土在分离膜中具有较强的吸附性能和降解性能，配合分离膜中的多孔结构，可以对Pb2+、Cu2+等重金属离子进行吸附和回收，复合后的分离膜有较好的力学性能，可以提高复合分离膜的循环使用性。(3)本专利技术提供一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，本专利技术通过氧化还原反应，以巯基化硅藻土的巯基为还原剂，以硫酸铈铵中的Ce4+为氧化剂，引发氯乙烯单体在硅藻土表面原位聚合，使得硅藻土与聚氯乙烯之间通过化学键牢牢接枝，大大改善了硅藻土与聚氯乙烯的界面相容性，提高了硅藻土在聚氯乙烯基体中的分散性，避免了硅藻土的二次团聚现象，同时也提高了膜的热稳定性。具体实施方式以下通过具体较佳实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术并不仅限于以下的实施例。需要说明的是，无特殊说明外，本专利技术中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。实施例1一种改性聚氯乙烯复合分离膜的制备方法，包括如下步骤：(1)酸处理硅藻土的制备：将8g硅藻土加入到2.0mol/L的氯化铁(50mL)和硫酸(50mL)混合溶液中，在50℃下超声震荡8h，然后过滤、自然风干，再将所得产物在350℃下煅烧2h，得到酸处理硅藻土；(2)异氰酸酯化硅藻土的制备：向200mL乙酸乙酯溶剂中加入5g酸处理硅藻土、35g甲苯-2,4-二异氰酸酯和6g二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛下，先超声分散10min，然后在15℃下进行回流反应2h，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，得到异氰酸酯化硅藻土；(3)功能化硅藻土的制备：向100mL四氢呋喃溶剂中加入5g异氰酸酯化硅藻土和17g1,3-丙二硫醇，在氮气气氛下，超声分散均匀后在80℃下进行点击化学反应1h，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，即得到功能化硅藻土；(4)功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液的制备：向300mL去离子水中加入50g十二烷基硫酸钠和70g十六醇，超声分散均匀后加入1g功能化硅藻土和0.1g硫酸铈铵，然后将混合液转移至高压反应釜中，在氮气气氛下，先向釜内通入50g氯乙烯，然后在15℃下搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，以重量份数计，包括：聚氯乙烯70-80份、功能化硅藻土10-20份、聚乙二醇20-30份、聚醚改性聚硅氧烷0.5-2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，以重量份数计，包括：聚氯乙烯70-80份、功能化硅藻土10-20份、聚乙二醇20-30份、聚醚改性聚硅氧烷0.5-2份。


2.根据权利要求1所述的改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，所述功能化硅藻土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硅藻土加入到氯化铁和硫酸的混合溶液中，超声震荡、过滤、自然风干，然后将所得产物进行煅烧，得到酸处理硅藻土；
(2)向乙酸乙酯溶剂中加入酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛下，先超声分散均匀，然后进行回流反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，得到异氰酸酯化硅藻土；
(3)向四氢呋喃溶剂中加入异氰酸酯化硅藻土和1,3-丙二硫醇，在氮气气氛下，超声分散均匀后进行点击化学反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，即得到功能化硅藻土。


3.根据权利要求2所述的改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，步骤(1)中，硅藻土与氯化铁和硫酸混合溶液的质量比为5-10:100，氯化铁和硫酸的摩尔比为1:0.5-2。


4.根据权利要求2所述的改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，步骤(1)中，超声震荡温度为45-55℃，超声震荡时间为7-9h；煅烧温度为300-400℃，煅烧时间为2-3h。


5.根据权利要求2所述的改性聚氯乙烯复合分离膜，其特征在于，步骤(2)中，酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为5:32-40:5-8；回流反应的温度为15-35℃，回流反应时间为2-8h...

【专利技术属性】
技术研发人员：何月香，何炉忠，
申请(专利权)人：贝源新材料科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44