一种改性聚丙烯油水分离膜、制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚丙烯油水分离膜、制备方法，该方法包括：提供聚丙烯多孔薄膜基体材料；将聚丙烯多孔薄膜基体材料，在电晕处理温度不高于30℃，电晕功率为0.1～5000W，电晕时间为0.01～10min的条件下，进行电晕活化处理，得到活化的聚丙烯薄膜；将活化的聚丙烯薄膜放置于接枝反应溶液中，进行化学接枝反应，其中，接枝反应溶液包括接枝单体水溶液，接枝单体含有羧基、酰胺基、氰基、羟基或胺基的烯键式官能团；使得活化的聚丙烯薄膜两面进行改性，得到改性聚丙烯油水分离膜，该膜材料具有优异的结构及性能稳定性、较高的水通量、优异的润湿性和油水分离效率。的润湿性和油水分离效率。的润湿性和油水分离效率。

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚丙烯油水分离膜、制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种改性聚丙烯油水分离膜、制备方法。

技术介绍

[0002]水是生命中不可或缺的珍贵资源，废水回用和资源回收成为废水处理的新主题和趋势，也是环保工程中的核心问题之一。大量未经处理直接排放到环境中的含油废水导致人类和自然生物面临着危及生命的水污染问题。因此，为保护生态和人类健康，必须对含油废水进行处理后再排入环境中。根据含油废水来源和油类在水中存在的形式不同，可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油四类：浮油：以连续相的油膜漂浮于水面，形成油膜或油层。油珠颗粒较大，一般大于100μm。分散油：以微小油滴悬浮分散于水相中，不稳定，可聚集成较大的油珠转化为浮油，其油滴粒径一般为10～100μm。乳状油：由于表面活性剂的存在，油在水中呈乳状液，体系较稳定。油滴粒径极微小，一般小于10μm，大部分为0.1～2um。
[0003]溶解油：以分子状态分散于水体中形成油一水均相体系，非常稳定，一般低于5～15mg/L。油珠粒径非常小，有时可小到几纳米。
[0004]传统的离心、吸油、气浮、重力沉降、生物氧化等方法分离成本高，操作过程复杂，油水分离效率低，且不适用于处理油滴尺寸小于20μm的乳液状含油废水。传统的油水分离材料，例如颗粒粉末状材料、海绵或类海绵材料、泡沫材料等，虽具有分离性能，但存在分离效率较低、重复使用性能较差、可能对环境会造成二次污染等缺点，因此，迫切需要开发先进、高效的油水分离材料和尝试新的油水分离技术。
[0005]近年来，膜分离技术是环境工程中应用较为广泛的技术之一，与其他传统技术相比，具有操作方便、分离效率高等优势。膜分离技术在水处理领域有着非常广泛的应用，该技术最关键的部分是分离膜材料。基于分离膜的选择透过性，膜分离技术利用混合溶液中物质粒径大小的不同，在以外界条件或化学位差为推动力的情况下完成混合物分离、提纯以及浓缩。膜分离技术具有常温运行、无相态变化、化学变化、选择性好、适应性强和能耗低等特点。当前在水处理中应用较为普遍的膜技术包括：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析等。其中仅以压力为驱动力的膜分离技术为微滤、超滤、纳滤和反渗透。所对应的四类分离膜材料在孔径、结构和运行压差方面具有明显区别。
[0006]虽然超级浸润性纳米纤维分离膜在处理含油废水和工业油污水中显示出巨大的潜力，但现有的相关研究和应用依然处于初级探索阶段，理论研究、制备方法及实际应用等方面仍然面临一系列挑战，分离膜上构筑的精细微观结构很容易受到机械损坏和化学污染；分离膜的耐久性和耐酸碱性需要进一步提高；大部分创新的合成方法不能大规模生产；分离速度和膜孔径在某种程度上是矛盾的，如何解决各种小尺寸物质的高效且高通量分离是待解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种改性聚丙烯油水分离膜、制备方法，以期至少部分地
解决上述技术问题。
[0008]为实现上述技术目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种改性聚丙烯油水分离膜制备方法，包括：
[0009]提供聚丙烯多孔薄膜基体材料；
[0010]将上述聚丙烯多孔薄膜基体材料，在电晕处理温度不高于30℃，电晕功率为0.1～5000W，电晕时间为0.01～10min的条件下，进行电晕活化处理，得到活化的聚丙烯薄膜；
[0011]将上述活化的聚丙烯薄膜放置于接枝反应溶液中，进行化学接枝反应，其中，上述接枝反应溶液包括接枝单体水溶液，上述接枝单体含有羧基、酰胺基、氰基、羟基或胺基的烯键式官能团；
[0012]使得上述活化的聚丙烯薄膜两面进行改性，得到改性聚丙烯油水分离膜。
[0013]根据本专利技术的实施例，上述聚丙烯多孔薄膜基体材料为聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜；上述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的孔径包括：10～300nm；上述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜孔隙率不低于35％；上述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的纵向拉伸强度不低于80MPa；上述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的横向拉伸强度不低于25MPa。
[0014]根据本专利技术的实施例，上述聚丙烯孔薄膜基体材料具有对称结构包括：对所述聚丙烯孔薄膜基体材料的两面进行电晕活化、接枝，得到所述改性聚丙烯油水分离膜。
[0015]根据本专利技术的实施例，将上述活化的聚丙烯薄膜进行化学接枝反应，得到改性聚丙烯油水分离膜包括：
[0016]将上述活化的聚丙烯薄膜放置于接枝反应溶液中，进行除氧处理，在第一预设温度，第一预设时长下，进行化学接枝反应，经清洗，干燥后，得到改性聚丙烯油水分离膜。
[0017]根据本专利技术的实施例，上述接枝反应开始前需要使用氮气或氩气进行除氧操作；上述除氧时间为1～100min。
[0018]根据本专利技术的实施例，上述接枝单体包括以下任意一种：丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸羟乙酯、多巴胺；
[0019]上述接枝单体水溶液中接枝单体的质量浓度包括：1～30wt％。
[0020]根据本专利技术的实施例，上述第一预设温度包括：30～90℃；第一预设时长包括：1～100min，上述到改性聚丙烯油水分离膜的接枝率包括：1～200wt％。
[0021]根据本专利技术的实施例，上述清洗采用的溶液包括：去离子水和乙醇溶液；上述干燥温度包括：40～70℃，上述干燥时间包括：6～36h。
[0022]作为本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了具有含有羧基、酰胺基、氰基、羟基和胺基的接枝结构的改性聚丙烯油水分离膜。
[0023]根据本专利技术的实施例，改性聚丙烯油水分离膜，其通过任意一项上述的方法得到。
[0024]根据本专利技术的实施例，上述的改性聚丙烯油水分离膜，包括：上述改性聚丙烯油水分离膜的厚度为5～150μm，上述改性聚丙烯油水分离膜的表面水接触角为小于20
°
，上述改性聚丙烯油水分离膜的水下表面油接触角大于150，水通量为200L m
‑2h
‑1以上，油水分离效率不低于98％。
[0025]根据本专利技术的实施例，通过将聚丙烯多孔薄膜基体材料进行电晕活化处理，通过电晕活化，使聚丙烯多孔薄膜基体材料的表面产生不稳定的活性基团，包括自由基或过氧基团，然后得到活化的聚丙烯薄膜；将活化的聚丙烯薄膜进行化学接枝反应，活化的聚丙烯
薄膜表面产生不稳定的活性基团跟接枝单体中含有的羧基、酰胺基、氰基、羟基或胺基的烯键式官能团发生反应，生成纳米颗粒，得到改性聚丙烯油水分离膜，其中，上述接枝将聚丙烯薄膜表面纤维的疏水性转变为亲水性，改变有水接触角，增加改性聚丙烯油水分离膜的水通量和油水分离效率，该方法采用电晕活化、接枝，两步法即可制备得到改性聚丙烯油水分离膜。而采用其他活化处理方法，如电子束、γ射线、等离子体等活化处理，无法通过简单的化学接枝实现本专利技术的目的。本专利技术所提供的改性聚丙烯油水分离膜的制备方法工艺简单、过程可控，可进行工业化生产。
附图说明
[0026]图1示意性示出了本专利技术实施例一制备的改性聚丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯油水分离膜制备方法，包括：提供聚丙烯多孔薄膜基体材料；将所述聚丙烯多孔薄膜基体材料，在电晕处理温度不高于30℃，电晕功率为0.1～5000W，电晕时间为0.01～10min的条件下，进行电晕活化处理，得到活化的聚丙烯薄膜；将所述活化的聚丙烯薄膜放置于接枝反应溶液中，进行化学接枝反应，其中，所述接枝反应溶液包括接枝单体水溶液，所述接枝单体含有羧基、酰胺基、氰基、羟基或胺基的烯键式官能团；使得所述活化的聚丙烯薄膜两面进行改性，得到改性聚丙烯油水分离膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚丙烯多孔薄膜基体材料为聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜；所述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的孔径包括：10～300nm；所述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜孔隙率不低于35％；所述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的纵向拉伸强度不低于80MPa；所述聚丙烯微孔膜或纳米纤维膜的横向拉伸强度不低于25MPa。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚丙烯孔薄膜基体材料具有对称结构包括：对所述聚丙烯孔薄膜基体材料的两面进行电晕活化、接枝，得到所述改性聚丙烯油水分离膜。4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述活化的聚丙烯薄膜进行化学接枝反应，得到改性聚丙烯油水分离膜包括：将所述活化的聚丙烯薄膜放置于接枝反应溶液中，进行除氧处理，在第一预设温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良彬，温沙，陈鑫，赵浩远，陈威，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：