一种水处理超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水处理技术领域，尤其涉及一种水处理超滤膜及其制备方法，该超滤膜包括三层结构，支撑层为支撑膜，包覆层为过滤膜，所述支撑膜为聚醚砜多孔膜，所述过滤膜为高分子材料与玄武岩纤维通过静电纺丝法制备得到的高分子膜，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维。其目的在于：用来解决背景技术中指出的聚砜制成的过滤膜在较长时间使用后，耐疲劳强度较差，且膜的通量随着使用时间显著下降，使用寿命大大缩短的问题，且通过采用三层结构的超滤膜，不仅能够提升超滤膜的力学性能，使超滤膜的使用寿命得到提高，还能够提升超滤膜的过滤性能，从而提升饮用水的水质，使居民用水更健康。使居民用水更健康。使居民用水更健康。

【技术实现步骤摘要】
一种水处理超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种水处理超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]农村人口不断增长使得对水的需求与日俱增。地表水/地下水资源污染日趋严重以及人们对饮用水水质需求的不断提高的现状，对提升饮用水处理工艺的提出了新的挑战。在引用水的处理过程中，一般采用多级过滤，并且其最后一级常为超滤膜，使得处理后的水可以达到直饮水标准。
[0003]而超滤膜本身的性质至关重要，现有技术应用较多的超滤膜材料包括聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜树脂(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PSF)等。但聚氯乙烯(PVC)、聚醚砜树脂(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)都有较强的疏水性，特别是聚砜在制备成超滤膜时，易引起有机物和胶体(例如蛋白质)的吸附，造成膜污染，故会通过亲水化改性，亲水化改性的手段包括共混、复合、化学接枝、表面改性等操作，在与其他有机物或无机物一起制备成超滤膜。但由于聚砜制成的过滤膜在较长时间使用后，耐疲劳强度较差，且膜的通量随着使用时间显著下降，使用寿命大大缩短。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种水处理超滤膜及其制备方法，用来解决
技术介绍
中指出的聚砜制成的过滤膜在较长时间使用后，耐疲劳强度较差，且膜的通量随着使用时间显著下降，使用寿命大大缩短的问题。
[0005]本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：
[0006]一种水处理超滤膜，所述超滤膜包括三层结构，支撑层为支撑膜，包覆层为过滤膜，所述支撑膜为聚醚砜多孔膜，所述过滤膜为高分子材料与玄武岩纤维通过静电纺丝法制备得到的高分子膜，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维。
[0007]通过采用三层结构的超滤膜，不仅能够加强超滤膜的结构强度，提升超滤膜的耐疲劳强度、物理性能，还通过对过滤膜本身的改进，能够提升超滤膜的膜通量和使用寿命。
[0008]在上述方案的基础上，本申请还进行了以下优化：
[0009]进一步，所述高分子材料为聚砜、聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯中的一种或组合。
[0010]本实施例中，高分子材料优选为聚砜和线性低密度聚乙烯。
[0011]聚砜具有力学性能优异，刚性大，耐磨、高强度等良好的性能，且价格较低，是使用最广泛的制备过滤膜的材料。线性低密度聚乙烯具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。但聚砜制备成膜材料时，耐疲劳强度差，通过将线性低密度聚乙烯与聚砜混合，能够改善聚砜的耐疲劳强度，并增强耐环境性能和加工性能。
[0012]进一步，所述改性玄武岩纤维为玄武岩纤维先进行等离子体改性，再通过负载负载剂制备得到。
[0013]玄武岩纤维具有耐高温性佳、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高、适应于各种环境下使用等优异性能。通过将玄武岩纤维进行等离子体改性，能够提高玄武岩纤维的表面能和吸附性能，再将负载剂与表面改性的玄武岩纤维结合，一方面，能够增强玄武岩纤维的表面微生物的附着性能，另一方面，能够提升玄武岩纤维的力学性能，并有利于对微生物的保护。
[0014]进一步，所述改性玄武岩纤维的制备步骤如下：
[0015]S1：将玄武岩纤维置于清水中，加入稀酸溶液，超声处理20
‑
30min，去离子水清洗，再加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，于室温条件下进行低温等离子体处理，抽滤、干燥，得到表面处理的玄武岩纤维，备用；
[0016]S2：将经过S1步骤处理的玄武岩纤维置于聚乙二醇溶液中，加入负载剂，磁力搅拌，取出阴干，再低温保存，得到负载型改性玄武岩纤维。
[0017]通过将玄武岩纤维先进行超声酸洗，一方面，去除玄武岩纤维表面的杂质，另一方面，能够增加玄武岩纤维的表面粗糙度，再通过将酸洗的玄武岩纤维冲洗干净，避免稀酸残留，再通过氢氧化钠对玄武岩纤维进行处理，结合低温等离子体处理，在玄武岩纤维的表面引入了羟基等基团，提升玄武岩纤维的亲水性和负载性能；
[0018]通过将改性后的玄武岩纤维置于聚乙二醇溶液中，再加入负载剂，由于聚乙二醇具有分散性和粘接性，使负载剂能够更均匀的粘接在玄武岩纤维的表面，得到负载型改性玄武岩纤维，使负载型玄武岩纤维能够负载更多的微生物，使过滤膜具有降解性能，从而能够减轻过滤膜的堵塞情况，进而延长过滤膜的使用寿命。
[0019]进一步，所述S1步骤中，低温等离子体的处理条件为：以空气作为工作气体，压强为50pa，放电功率为150W的条件下进行低温等离子处理5min。
[0020]进一步，在S2步骤之中，所述负载剂的制备包括以下步骤：将膨胀石墨置于稀酸溶液中，超声波处理10
‑
30min，处理完成后，再置于清水中超声处理3
‑
5min，再将膨胀石墨置于微生物溶液中，常温过夜处理后，低温干燥，得到负载剂。
[0021]膨胀石墨具有多孔结构，还具有吸附性和耐酸耐热等性能，通过将膨胀石墨至于稀酸溶液中，并进行超声处理，将膨胀石墨孔道到中的杂质去除，再次通过清水超声处理，将稀酸溶液去除，避免残留的稀酸影响微生物的存在环境；再通过将处理后的膨胀石墨置于微生物溶液中，使微生物充分吸附在膨胀石墨的孔道内，有利于提高微生物的负载量，最后通过低温干燥，降低微生物的活性，便于后续的处理。
[0022]在两次超声处理过程中，超声波的功率均为5
‑
12W，避免功率过大，影响膨胀石墨本身的孔道直径，从而影响微生物的吸附量。
[0023]进一步，所述微生物为反硝化细菌、芽孢杆菌和酵母菌中的一种或组合。
[0024]本实施例中，微生物优选为反硝化细菌和芽孢杆菌，且芽孢杆菌中不包含蜡样芽孢杆菌。
[0025]反硝化细菌能够还原水体中的亚硝酸盐，使之生成无害的氮气，解除亚硝酸盐的危害，还能够抑制致病菌。芽孢杆菌具有稳定性好，耐氧化、耐挤压、耐高温，能长期耐受60℃高温的性能，不仅可以分解有机物，还能将硫化氢、氨氮、亚盐进行分解。酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，且酵母菌生长较快；在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成酒精和二氧化碳。
[0026]通过将反硝化细菌和芽孢杆菌吸附在膨胀石墨的孔道内，再将吸附了微生物的膨胀石墨负载在玄武岩纤维上，能够有效提升玄武岩纤维中微生物的负载量，且还能够提升玄武岩纤维的吸附性能，从而有利于提升过滤膜的过滤性能。
[0027]本申请实施例还公开了一种水处理超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
[0028]A1：将高分子材料溶于溶剂中，搅拌均匀，制备成溶液A；
[0029]A2：在溶液A中加入改性玄武岩纤维，搅拌均匀，得到溶液B
[0030]A3：用溶液B进行静电纺丝，得到过滤膜；
[0031]A4：将过滤膜包覆在聚醚砜多孔膜的表面，得到超滤膜。
[0032]通过静电纺丝得到高分子材料与改性玄武岩纤维混合的过滤膜，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理超滤膜，其特征在于，所述超滤膜包括三层结构，支撑层为支撑膜，包覆层为过滤膜，所述支撑膜为聚醚砜多孔膜，所述过滤膜为高分子材料与玄武岩纤维通过静电纺丝法制备得到的高分子膜，所述玄武岩纤维为改性玄武岩纤维。2.根据权利要求1所述的一种水处理超滤膜，其特征在于，所述高分子材料为聚砜、聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯中的一种或组合。3.根据权利要求1所述的一种水处理超滤膜，其特征在于，所述改性玄武岩纤维为玄武岩纤维先进行等离子体改性，再通过负载负载剂制备得到。4.根据权利要求3所述的一种水处理超滤膜，其特征在于，所述改性玄武岩纤维的制备步骤如下：S1：将玄武岩纤维置于清水中，加入稀酸溶液，超声处理20
‑
30min，去离子水清洗，再加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，于室温条件下进行低温等离子体处理，抽滤、干燥，得到表面处理的玄武岩纤维，备用；S2：将经过S1步骤处理的玄武岩纤维置于聚乙二醇溶液中，加入负载剂，磁力搅拌，取出阴干，再低温保存，得到负载型改性玄武岩纤维。5.根据权利要求4所述的一种水处理超滤膜，其特征在于，所述S1步骤中，低温等离子体的处理条件为：以空气作为工作气体，压强为50pa，放电功率为150W的条件下进行低温等离子处理5min。6.根据权利要求4所述的一种水处理超滤膜，其特征在于，在S2步骤之中，所述负载剂的制备包括以下步骤：将硅藻土置于稀酸溶液中，超声波处理10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文良，谢艳云，
申请(专利权)人：重庆水利电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：