【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，更具体地说，涉及一种新型mbr杂化膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、在传统废水处理全流程技术中，通常采用二沉池实现泥水分离。该技术的泥水分离效率取决于活性污泥的沉降性能，而曝气池的运行状况会显著影响着活性污泥的沉降性能。由于曝气池的污泥不能维持较高浓度(<3.5g/l)，进而限制了前端生化系统的反应性能。传统二沉池技术的主要问题之一就是无法区分开水力停留时间与污泥停留时间，从而使得传统活性污泥系统处理容易出现污泥膨胀、污泥流失等现象。
2、mbr膜技术，作为一种新型水处理技术，通过将膜分离技术与传统生物处理技术有效结合，可以实现水力停留时间与污泥停留时间的完全分离，从而显著提升固液分离效率，维持生化系统高污泥浓度，强化生化系统代谢性能，保障废水处理达标。mbr膜技术主要利用mbr膜表面的微细孔径对废水进行过滤，截留废水中的悬浮物、杂质、大分子污染物等。基于废水流动的压力，会致使悬浮物及其他颗粒污染物聚集在mbr膜上，造成mbr膜孔径的堵塞，从而影响mbr膜过滤性能。因此，膜污染问题会导致mbr膜通量逐步降低、膜清洗频率加剧，限制了mbr膜技术的应用。
3、为减缓膜污染速率、提高膜通量，制备性能优越的mbr膜是目前研究发展的主要方向之一。经检索发现，申请号202111637963.9，申请日2021年12月30日提交的中国专利技术专利申请公开了一种高效曝气的疏水性聚氯乙烯中空纤维mbr膜的制备方法，所述高效曝气的疏水性聚氯乙烯中空纤维膜是聚氯乙烯、聚丙烯腈、n-n二甲基乙酰胺
4、又例如，申请号202311331059.4，申请日2023年10月16日提交的中国专利技术专利申请公开了一种ptfe材质高耐洗耐污染mbr膜及其制备方法，所述ptfe材质高耐洗耐污染mbr膜主要由以下原料制得，以重量份数计：聚四氟乙烯10-25份、壳聚糖5-15份、丙烯酸8-10份、致孔剂6-8份和溶剂35-60份。该mbr膜水通量高，可反复进行清洗、耐酸碱腐蚀性好。
5、但是目前，与磺化聚苯乙烯复合材料和mofs共聚合生成杂化膜的相关研究尚未见报道。
技术实现思路
1、1.要解决的问题
2、为了减缓现有mbr膜的污染速率，提高膜通量，增强mbr膜性能，本专利技术提供一种新型mbr杂化膜及其制备方法与应用。本专利技术通过以磺化聚苯乙烯复合材料、mofs为主材料制备得到一种亲水性强、截留效果好、机械强度优异、膜通量更高的新型杂化分离膜，其制备工艺简单、可操作性强，应用前景广阔。
3、2.技术方案
4、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
5、本专利技术的一种mbr杂化膜的制备方法，包括以下步骤：
6、s10、以苯乙烯为原料，通过乳液聚合法得到聚苯乙烯，而后经过磺化改性，得到磺化聚苯乙烯；
7、s20、将步骤s10中制备得到的磺化聚苯乙烯与二乙烯苯置于第一有机溶剂中混合，搅拌、超声、控温进行聚合反应，得到磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物；
8、s30、将步骤s20中制备得到的磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物与mofs有机金属框架材料置于第一有机溶剂中混合，搅拌、超声、控温进行聚合反应，得到磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-mofs共聚物；
9、s40、将步骤s30中制备得到的磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-mofs共聚物、孔径调节剂、第二有机溶剂混合均匀成铸膜液，经过真空脱泡、膜具成型、低温凝固浴，并通过溶液相转化，制成mbr杂化膜。
10、优选地，步骤s10中，所述磺化改性采用的磺化剂为三氧化硫、98％浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、酰基磺酸脂、十二烷基硫酸钠中的一种或多种，磺化改性的温度为30℃-50℃。
11、优选地，步骤s20中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物的制备条件为搅拌时间>30min，超声时间>30min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为3-5h，并且磺化聚苯乙烯与二乙烯苯的质量比为(1～5):1。
12、优选地，步骤s30中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-mofs共聚物的制备条件为搅拌时间>40min，超声时间>40min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为4-8h，并且磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物与mofs的质量比为(3～6):1。
13、优选地，步骤s30中，mofs为mil-53(al)、uio-66(zr)、mil-100(fe)、zif-8中的一种或多种。
14、优选地，步骤s40中，所述铸膜液中各组分质量百分比为10％～20％磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-mofs共聚物、3％～5％孔径调节剂、75％～87％第二有机溶剂。
15、优选地，步骤s40中，还包括将制成的mbr杂化膜用去离子水浸泡5～10d，以去除残留溶剂。
16、优选地，所述孔径调节剂为聚乙二醇、聚丙二醇、二甘醇、聚乙烯吡咯烷酮中的有一种或多种。
17、优选地，所述第一有机溶剂为乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、丙酮、正乙烷中的一种或多种；所述第二有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺中的有一种或多种。
18、本专利技术的一种mbr杂化膜，采用上述的制备方法制备得到，所述mbr杂化膜为平板膜，膜厚度为100～200μm。
19、本专利技术的一种mbr杂化膜在水中污染分子分离中的应用。
20、3.有益效果
21、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
22、(1)本专利技术的一种mbr杂化膜的制备方法，采用mofs配位聚合物材料，其可以金属离子或金属簇为节点，与有机配体形成具有规则孔道/空穴的新型有机杂化多空材料，将其与磺化聚苯乙烯、二乙烯苯共聚合杂化，可得到具有更高膜通量的杂化膜；
23、(2)本专利技术的一种mbr杂化膜的制备方法，其原料易得、反应条件温和、制造成本低，易于操作及实现商业化生产，同时制备的杂化膜具备亲水性强、物质截留效果好、机械强度优异等特点；
24、(3)本专利技术的一种mbr杂化膜，可在膜分离实验的长期运行中保持高膜通量、低膜污染速率、高污染物截留率，污染物截留率可达到>90％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤S10中，所述磺化改性采用的磺化剂为三氧化硫、98％浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、酰基磺酸脂、十二烷基硫酸钠中的一种或多种，磺化改性的温度为30℃-50℃。
3.根据权利要求1所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤S20中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物的制备条件为搅拌时间>30min，超声时间>30min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为3-5h，并且磺化聚苯乙烯与二乙烯苯的质量比为(1～5):1。
4.根据权利要求1所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤S30中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-MOFs共聚物的制备条件为搅拌时间>40min，超声时间>40min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为4-8h，并且磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物与MOFs的质量比为(3～6):1；或者，步骤S30中，MOFs为MIL-53(Al)、UIO-66(Zr)
5.根据权利要求1所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤S40中，所述铸膜液中各组分质量百分比为10％～20％磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-MOFs共聚物、3％～5％孔径调节剂、75％～87％第二有机溶剂。
6.根据权利要求1所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤S40中，还包括将制成的MBR杂化膜用去离子水浸泡5～10d，以去除残留溶剂。
7.根据权利要求5所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：所述孔径调节剂为聚乙二醇、聚丙二醇、二甘醇、聚乙烯吡咯烷酮中的有一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种MBR杂化膜的制备方法，其特征在于：所述第一有机溶剂为乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、丙酮、正乙烷中的一种或多种；所述第二有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的有一种或多种。
9.一种MBR杂化膜，其特征在于：采用根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到，所述MBR杂化膜为平板膜，膜厚度为100～200μm。
10.根据权利要求9所述的一种MBR杂化膜在水中污染分子分离中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mbr杂化膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种mbr杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤s10中，所述磺化改性采用的磺化剂为三氧化硫、98％浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、酰基磺酸脂、十二烷基硫酸钠中的一种或多种，磺化改性的温度为30℃-50℃。
3.根据权利要求1所述的一种mbr杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤s20中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物的制备条件为搅拌时间>30min，超声时间>30min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为3-5h，并且磺化聚苯乙烯与二乙烯苯的质量比为(1～5):1。
4.根据权利要求1所述的一种mbr杂化膜的制备方法，其特征在于：步骤s30中，所述磺化聚苯乙烯-二乙烯苯-mofs共聚物的制备条件为搅拌时间>40min，超声时间>40min，控温的温度为60℃-90℃，聚合反应的反应时间为4-8h，并且磺化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物与mofs的质量比为(3～6):1；或者，步骤s30中，mofs为mil-53(al)、uio-66(zr)、mil-100(fe)、zif-8中的一种或多...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜笔存，潘阳，谈艳，屈晋云，于伟华，周武，
申请(专利权)人：南京环保产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。