本发明专利技术提供一种物理共混／相转移技术和化学接枝共混／相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的工艺，采用乙二胺四乙酸、４－氨基苯乙烯、聚偏氟乙烯、二甲基亚砜、过氧化对苯二甲酰、聚乙烯吡咯烷酮等试剂为原料，分别通过物理共混／相转移技术和化学接枝共混／相转移技术，在聚偏氟乙烯分离膜和树脂中均匀掺杂乙二胺四乙酸多氨基多羧酸化合物。该工艺改善了常规聚偏氟乙烯微滤分离膜和树脂的亲水性能，实现了对废水中络合态重金属离子的去除，具有操作简单、共混均匀等优点。乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂提高了饮用水净化效率，实现了工业废水中重金属的资源化利用，拓展了聚偏氟乙烯微滤分离膜的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚偏氟乙烯高分子材料的性能改良，特别是涉及一种采用乙二胺四乙酸、二甲基亚砜、4-氨基苯乙烯、二乙烯苯和过氧化对苯二甲酰等试剂为原料，应用物理共混/相转移技术和化学相转移技术，对聚偏氟乙烯分离膜 和树脂进行改性的制备工艺。
技术介绍
聚偏氟乙烯分离膜技术具有常温操作、无相态变化、有明显节能效果，过 滤精度高，生产污染小，出水量大、质好的优点。通过膜的筛分和截留作用， 对水体中的悬浮颗粒和胶态污染物有优良的去除作用。聚偏氟乙烯分离膜耐污 染、抗化学氧化性能优良、对微生物稳定，能有效去除水体中的悬浮颗粒和胶 体污染物，但常规的聚偏氟乙烯分离膜不能实现对水溶性重金属离子的去除。 若采用乙二胺四乙酸对聚偏氟乙烯分离膜进行改性，使其共混有螯合配位性能 的多氨基多羧酸官能基团，该官能基团能与水体中重金属离子通过配位作用形 成四个稳定的五圆螯合环，从而有效实现对水体中重金属离子的吸附去除，尤 其是能去除水体中络合态重金属离子。乙二胺四乙酸改性的聚偏氟乙烯分离膜 不仅实现了对水体中的细小悬浮物、胶体污染物的去除，而且能实现水溶性重 金属离子的去除。本专利技术对进一步提高饮用水水质，实现工业废水中络合态重 金属污染物的去除和资源再生利用，推进我国污水资源化工作的开展，缓解水 资源短缺，保证可持续供水和保障社会的可持续发展都具有重要意义。在重金属污染处理工艺中，吸附法包括离子交换与吸附，是一种潜在具有 应用前景的解决水体中重金属污染的治理措施，但常规的吸附材料如活性炭， 粉煤灰等具有吸附容量低、吸附速率慢的缺点。因而研发和应用具有孔径分布 均匀、比表面积大、吸附容量高、吸附速率快，以及物理化学性能稳定的新型 吸附材料是解决水体重金属污染的重要途径。聚偏氟乙烯分离膜和树脂具有抗 污染、耐化学氧化、对微生物作用稳定的优点，并且机械性能优良，物理化学 性能稳定。但常规的聚偏氟乙烯分离膜和树脂不能实现对水体中水溶性重金属 污染物的去除，分别采用物理共混/相转移技术和化学接枝共混/相转移技术，将乙二胺四乙酸均匀共混到聚偏氟乙烯分离膜和树脂中，实现了聚偏氟乙烯分 离膜和树脂对水体重金属离子的吸附去除，这对水体中重金属污染的防治和重 金属的回收利用具有重要意义。饮用水的常规处理是原水经化学混凝、沉淀和滤池过滤、最后加氯消毒， 这样一部分细小絮体、胶体污染物和部分重金属离子仍残留在水体中，这些残留的污染物会造成对人体健康的严重损害。乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离 膜不仅能有效去除饮用水中残留的细小絮体和胶体污染物，而且能实现对络合 态重金属离子的吸附去除，进一步提高了饮用水水质。此外，污水的处理不应停留在达标排放上，而应深度处理后再生回用。乙 二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜削减了污水中的悬浮物质、胶体污染物等， 并且实现了对水体中残留络合态重金属离子的去除，进一步提高了再生水水质，拓展了其应用领域。在城市污水处理过程中，污水中66%~84%的重金属 离子通过活性污泥中的微生物作用迁移到污泥中。这样，出水中重金属离子浓 度虽然偏低，却导致了污泥中重金属含量严重超标，从而给污泥的处置带来了 困难。乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂在污水处理的过程中，实现 了对重金属离子的去除，有效减缓了重金属污染物向污泥中的迁移转化，为城 市污泥的资源化处置与利用打下了坚实的基础。性能优良的分离膜和新型吸附材料的研发一直是高分子材料领域研究的 重点，国内外正致力于新型分离膜和吸附材料的研发。对于饮用水净化、污水 处理与回用领域而言，聚偏氟乙烯材质的分离膜和树脂耐污染性能好、抗化学 药剂氧化，已日益引起人们的关注。目前，对于聚偏氟乙烯材料攻关的重点是 表面接枝改性研究，特别是聚偏氟乙烯分离膜亲水性能的改良。改善聚偏氟乙 烯分离膜的亲水性能，提高分离膜的处理性能，将是各开发商和研究院所攻关 的难点和重点。许多学者应用聚乙烯醇、丙烯酸、丙烯酰胺以及聚丙烯酸等试 剂，采用辐射诱导、等离子诱导、臭氧氧化等技术，开展了聚偏氟乙烯分离膜 表面亲水改性的研究，在其表面接枝具有亲水性能的羧酸基团和羟基基团，有 效改善了聚偏氟乙烯分离膜的亲水特性。但表面接枝改性会对分离膜和树脂的 物理性能产生不良影响，如改变分离膜和树脂表面的微孔结构和孔径分布，接8枝的亲水基团会发生脱落，接枝丙烯酸聚合物的聚偏氟乙烯分离膜和树脂对水 体中络合态重金属离子去除效率低等，这些问题的存在将影响聚偏氟乙烯分离 膜和树脂的性能，最终限制了聚偏氟乙烯分离膜和树脂在各领域的应用。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种乙二胺四乙酸改性聚 偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺，分别通过物理共混/相转移技术和化学接 枝共混/相转移技术，在聚偏氟乙烯分离膜和树脂中均匀掺杂乙二胺四乙酸多 氨基多羧酸化合物，使聚偏氟乙烯分离膜和树脂中均匀共混具有亲水性能与螯 合配位性能的多氨基多羧酸官能基团，改善分离膜和树脂的亲水性能，实现对 水体中游离态和络合态重金属离子的去除，进一步提高饮用水水质，去除和回 收工业废水中的重金属离子，抑制和减缓常规污水生物处理系统中重金属污染 物向污泥的迁移与转化。乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺是 1 )采用物理共混/相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和 树脂所采用的共混铸液组成为a. 乙二胺四乙酸110 180g/L， 4-氮基苯乙烯45 70g/L， 二乙烯苯3 5g/L， 过氧化对苯二甲酰5 10g/L，聚偏氟乙烯100~130g/L，聚乙烯吡咯烷酮 30~50g/L;b. 所用溶剂为二甲基亚砜； C.所用铸液的配制在空气进行；d.各试剂的加入顺序是首先加入4-氨基苯乙烯、乙二胺四乙酸，这两种 试剂以混合物形式加入；然后依次加入二乙烯苯和过氧化对苯二甲酰；最后依 次加入聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮；2)采用物理共混/相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和 树脂的制备步骤a.采用物理共混/相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和 树脂，在三颈烧瓶中，将4-氨基苯乙烯和乙二胺四乙酸加入到二甲基亚砜溶剂 中，从4-氨基苯乙烯和乙二胺四乙酸开始加入到加入结束并充分溶解的整个过程中，控制共混铸液温度为70°C 80°C;然后将铸液温度缓慢升高到 160°C~170°C，确保4-氨基苯乙烯与乙二胺四乙酸在此温度下发生共价键合反 应，在溶解和反应的整个过程中要采用冷凝回流。待共混铸液中出现混浊现象 时，应立即将铸液转移到干燥、备用的烧杯中，待铸液温度由16(TC 170。C下 降至60。C 7(TC后，依次将二乙烯苯和过氧化对苯二甲酰加入到铸液中，待铸 液中各组分充分溶解后，缓慢升高铸液温度，使铸液温度由6(TC 7(TC缓慢升 高至7(TC 8(TC， 0.5h后依次将聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮加入到铸液中， 最终控制温度在70。C 8(TC，磁力搅拌，使铸液中各组分溶解和充分共混，2h 后将共混铸液置于水浴中脱泡3 5h，水浴温度为50。C 6(TC;b. 乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯平板膜是在光滑的玻璃上用医用刮刀制 膜，然后在水冷凝浴中成膜；乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯中空纤维膜是用纺 丝机拉制，芯液为5%乙醇水溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜和树脂的制备工艺，使聚偏氟乙烯分离膜中共混有螯合配位作用的多氨基多羧酸官能基团，其特征在于：该制备工艺包括以下步骤： １）采用物理共混／相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜所采用的共混铸液 组成为： ａ．乙二胺四乙酸１１０～１８０ｇ／Ｌ，４－氨基苯乙烯４５～７０ｇ／Ｌ，二乙烯苯３～５ｇ／Ｌ，过氧化对苯二甲酰５～１０ｇ／Ｌ，聚偏氟乙烯１００～１３０ｇ／Ｌ，聚乙烯吡咯烷酮３０～５０ｇ／Ｌ； ｂ．所用溶剂为二甲基亚砜； ｃ．所用铸液的配制在空气进行； ｄ．各试剂的加入顺序是：首先加入４－氨基苯乙烯、乙二胺四乙酸，这两种试剂以混合物形式加入；然后依次加入二乙烯苯和过氧化对苯二甲酰；最后依次加入聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮； ２）采用物理共混／ 相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜的制备步骤： ａ．采用物理共混／相转移技术制备乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯分离膜，在三颈烧瓶中，将４－氨基苯乙烯和乙二胺四乙酸加入到二甲基亚砜溶剂中，从４－氨基苯乙烯和乙二胺四乙酸开始加入到 加入结束并充分溶解的整个过程中，控制共混铸液温度为７０℃～８０℃；然后将铸液温度缓慢升高到１６０℃～１７０℃，确保４－氨基苯乙烯与乙二胺四乙酸在此温度下发生共价键合反应，在溶解和反应的整个过程中要采用冷凝回流。待共混铸液中出现混浊现象时，应立即将铸液转移到干燥、备用的烧杯中，待铸液温度由１６０℃～１７０℃下降至６０℃～７０℃后，依次将二乙烯苯和过氧化对苯二甲酰加入到铸液中，待铸液中各组分充分溶解后，缓慢升高铸液温度，使铸液温度由６０℃～７０℃缓慢升高至７０℃～８０℃，０．５ｈ后依次将聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮加入到铸液中，最终控制温度在７０℃～８０℃，磁力搅拌，使铸液中各组分溶解和充分共混，２ｈ后将共混铸液置于水浴中脱泡３～５ｈ，水浴温度为５０℃～６０℃； ｂ．乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯平板膜是在光滑的玻 璃上用医用刮刀制膜，然后在水冷凝浴中成膜；乙二胺四乙酸改性聚偏氟乙烯中空纤维膜是用纺丝机拉制，芯液为５％乙醇水溶液，流速为１．２～１．８ｍｌ／ｍｉｎ；铸液挤出速率为１．３～１．５ｍｌ／ｍｉｎ，每分钟制得的纤维丝长度为３５米，冷凝浴为经微滤膜处理后的自来水，水温为４０℃～５０℃； ｃ．乙二胺四乙酸改性偏氟乙烯中空纤维膜和平板膜首先用去离子水浸泡４８ｈ，然后浸泡在０．...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋来洲，武艇鹰，王亚楠，王如，赵晓丹，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。