本发明专利技术公开了一种水处理用改性超滤膜及其制备方法，属于高分子膜材料技术领域。水处理用改性超滤膜按重量份计，每100份的铸膜液中含有10～25份膜基材，5～13份成孔剂，2～5份助剂，0.01～0.05份引发剂，余量为有机溶剂。含异噻唑啉酮结构和苯并咪唑类结构的助剂使得本发明专利技术超滤膜具备优异的防霉抗菌特性；助剂分子中的碳纳米管赋予超滤膜去除重金属离子和部分有机污染物的特性；助剂末端不饱和双键在引发剂的作用下与膜基材产生化学作用，从而牢固结合在超滤膜中，进而使得超滤膜能持久发挥防霉、抗菌、去除重金属离子的作用，从而应用于水处理领域。
1、超滤和微滤均属于压力驱动膜过程，超滤膜平均孔径在1-50nm之间，可以分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等。超滤膜的材质主要为聚砜、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯等。
2、一些富营养的污水中富含病毒、细菌、真菌、藻类等微生物，超滤膜或微滤膜的一个主要用途就是过滤截留这些微生物，保障人类的用水安全。目前对付此类微生物污染的常用办法是在水处理过程中定期加入naclo、o3等氧化剂，以对超滤膜或微滤膜组件进行灭菌处理，杀灭微生物。但这一过程费时、费力、消耗大量资源，同时影响水质，而氧化剂的加入也会对超滤膜或微滤膜材料本身造成损害，降低超滤膜或微滤膜的使用寿命。同时，由于一般加药周期为半个月到一个月，而水中的微生物生长的非常迅速，完全可以在两次加药周期间就形成微生物膜，使膜性能劣化乃至失效。因此如果能够在微生物刚刚黏附在超滤膜或微滤膜表面时，就将微生物杀死，可以有效地降低微生物污染对膜的危害，维持膜性能。
3、在普通塑料中添加抗菌剂从而抑制微生物在塑料表面的生长是一种较成熟的方法。其中，无机抗菌剂对细菌杀灭作用强，抗菌有效期长，但单独使用时对真菌、藻类没有明显抑制作用。有机抗菌剂对细菌、真菌、藻类都有良好的杀灭作用，但大部分有机抗菌剂同高分子之间没有任何化学作用而连在一起，当膜长期被水体冲刷后，很容易被水冲走而逐步丧失抗菌效能，达不到持久抗菌的作用。
>1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种水处理用改性超滤膜及其制备方法。2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种水处理用改性超滤膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)在搅拌下，将膜基材、成孔剂分别溶于有机溶剂中并混合，再加入助剂、引发剂，在氮气保护下、20～80℃持续搅拌得到铸膜液，然后静置脱泡6～24h；
5、(2)将步骤(1)配制得到的铸膜液过滤除去杂质后，用氮气压入制备流涎膜的模头中；在空气中进行干纺，干纺行程为8～15cm，空气温度为15～35℃，空气湿度为40％～60％；所得产品浸入凝固浴中定型成平板膜，将平板膜取出，再经过洗涤得到水处理用改性超滤膜。
6、进一步地，按重量份计，每100份的铸膜液中含有10～25份膜基材，5～13份成孔剂，2～5份助剂，0.01～0.05份引发剂，余量为有机溶剂。
7、进一步地，所述膜基材为聚醚砜、聚芳砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯中的一种或几种。
8、进一步地，所述成孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种。
9、进一步地，所述助剂通过如下步骤制备：
10、s1、氮气保护下将异噻唑啉酮、三乙胺和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)加入到干燥的三口烧瓶中，随后边搅拌边将油浴锅升温至50℃，再缓慢加入3-丁烯-1-胺，加入完毕后升温至80℃搅拌反应3h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得到中间体1；异噻唑啉酮、3-丁烯-1-胺、三乙胺和dmf的用量比为12ml:9.6ml:14.6ml:100ml；
11、在碱催化下，异噻唑啉酮与3-丁烯-1-胺发生亲核取代反应，反应过程如下所示：
12、
13、s2、氮气保护下将2-(1,3-噻唑-4-基)苯并咪唑、二甲基亚砜加入干燥的四口烧瓶中，充分搅拌至混合均匀，升温至80℃，边搅拌边缓慢加入环氧丁烯，加入完毕后在80℃下回流反应4h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得到中间体2；2-(1,3-噻唑-4-基)苯并咪唑、环氧丁烯和二甲基亚砜的用量比为8.8g:3.2ml:60ml；
14、2-(1,3-噻唑-4-基)苯并咪唑和环氧丁烯在加热的条件下发生亲核取代反应，反应过程如下所示：
15、
16、s3、氮气保护下将中间体2、三氯化铝、dmf加入干燥的四口烧瓶中，充分搅拌至混合均匀，升温至40℃，边搅拌边缓慢加入环氧氯丙烷，加入完毕后在40℃下搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，柱层析提纯(洗脱剂选择苯和乙醚的混合溶剂，苯和乙醚的体积比为6:4)，减压蒸馏，得到中间体3；中间体2、环氧氯丙烷、三氯化铝和dmf的用量比为14g:3.9ml:0.1g:120ml；
17、中间体2和环氧氯丙烷在加热、酸催化的条件下发生亲核取代反应，反应过程如下所示：
18、
19、s4、氮气保护下将中间体3、三乙胺和dmf加入到干燥的三口烧瓶中，充分搅拌，再缓慢加入中间体1，加入完毕后升温至80℃搅拌反应4h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，柱层析提纯(洗脱剂选择氯仿和乙醚的混合溶剂，氯仿和乙醚的体积比为8:2)，减压蒸馏，得到中间体4；中间体3、中间体1、三乙胺和dmf的用量比为14.5g:7.7g:5.8ml:120ml；
20、在碱催化下，中间体1与中间体3发生亲核取代反应，反应过程如下所示：
21、
22、s5、氮气保护下将三口烧瓶内的碳纳米管和dmf超声分散0.5h，接着将中间体4和dmf的混合溶液加入三口烧瓶中，充分搅拌至混合均匀，最后边搅拌边缓慢加入浓硫酸，升温至110℃搅拌反应6h，反应结束后冷却至室温，用去离子水离心洗涤至上清液呈中性，最后于真空烘箱中干燥12h，得到助剂。中间体4、碳纳米管、浓硫酸和dmf的用量比为1.1g:22g:0.22g:120ml。
23、在浓硫酸催化下，中间体4与碳纳米管发生酯化反应，反应过程如下所示：
24、
25、助剂中含有异噻唑啉酮结构，其对常见细菌、真菌和藻类等具有很强的抑制和杀灭作用，且无毒无污染，助剂中还含有苯并咪唑类结构，其是一种高效、广谱的防霉杀菌剂，与异噻唑啉酮可以协同作用，使得超滤膜具备优异的防霉抗菌性，另外，助剂中还含有碳纳米管，由于碳纳米管比表面积大，具有很高的吸附容量，因此其可以用于铅、铬、汞等金属离子的去除以及部分有机污染物的去除；助剂中含有两个末端不饱和双键，其可以在引发剂的作用下与膜基材产生化学作用，从而牢固结合在超滤膜中，进而使得超滤膜能持久发挥防霉、抗菌、去除重金属离子的作用，从而应用于水处理领域。
26、进一步地，所述引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或两种。
27、进一步地，所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
28、本专利技术还公开有一种水处理用改性超滤膜，该改性超滤膜根据上述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法制备而成。
29、本专利技术的有益效果：含异噻唑啉酮结构和苯并咪唑类结构的助剂使得本专利技术超滤膜具备优异的防霉抗菌特性；助剂分子中的碳纳米管赋予超滤膜去除重金属离子和部分有机污染物的特性；助剂末端不饱和双键在引发剂的作用下与膜基材产生化学作用，从而牢固结合在超滤膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，按重量份计，每100份的铸膜液中含有10～25份膜基材，5～13份成孔剂，2～5份助剂，0.01～0.05份引发剂，余量为有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，助剂通过如下步骤制备：
4.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，膜基材为聚醚砜、聚芳砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，成孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
8.一种水处理用改性超滤膜，其特征在于，根据权利要求1-7任一所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法制备而成。
...
【技术特征摘要】
1.一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，按重量份计，每100份的铸膜液中含有10～25份膜基材，5～13份成孔剂，2～5份助剂，0.01～0.05份引发剂，余量为有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，助剂通过如下步骤制备：
4.根据权利要求1所述的一种水处理用改性超滤膜的制备方法，其特征在于，膜基材为聚醚砜、聚芳砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯中的一种或几种。
【专利技术属性】
技术研发人员：洪梅，任天，马骁，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
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。