公布日：2022.03.04
申请日：2021.12.07
分类号：B01D67/00(2006.01)I;B01D69/02(2006.01)I;B01D71/26(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)N;C02F1/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜及其制备工艺，所述污水处理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量计：聚乙烯60‑85份、致孔剂1‑5份、抗氧剂0.3‑1.5份、填料1‑5份，所述涂料由多巴胺与硅烷偶联剂、金属离子吸附剂与Tris‑HCl缓冲液制成，包括以下步骤：S1：准备原料；S2：制备聚乙烯膜和涂料；S3：将涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，形成涂料层，进行热定型处理，收卷，即为聚乙烯污水处理膜，采用此制备方法制备的聚乙烯污水处理膜具有良好的亲水性、渗透性、耐酸碱、耐腐蚀以及吸附金属离子和有机物质的性能，效率高。
权利要求书
1.一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述污水处理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上。
2.根据权利要求1所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量计：聚乙烯60-85份、致孔剂1-5份、抗氧剂0.3-1.5份、填料1-5份。
3.根据权利要求1所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述涂料由多巴胺与硅烷偶联剂、金属离子吸附剂与Tris-HCl缓冲液制成。
4.根据权利要求2所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述致孔剂为聚乙二醇、聚维酮、羟丙基纤维素、聚氨酯、木粉、聚乙烯吡咯烷酮、滑石粉、石蜡油、尿素中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、八烷基3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述填料为山苍子油和牡蛎壳，所述山苍子油和牡蛎壳的质量比为5：2。
7.根据权利要求3所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜，其特征在于：所述金属离子吸附剂由β-环糊精、羟甲基纤维素、丙烯酰胺、丙烯酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、生物炭-二氧化钛复合材料制成。
8.一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1：将三聚氰胺与二甲亚砜溶液混合均匀，即为物料A，将三聚氰酸与二甲亚砜溶液混合均匀，即为物料B，将汉麻杆浸于冰乙酸中，加入钛酸四丁酯，过滤，与物料A混合均匀，加入物料B，抽滤，洗涤，干燥，煅烧，即为生物炭-二氧化钛复合材料；S2：在氢氧化钠溶液中加入β-环糊精和羟甲基纤维素，加入过硫酸铵、丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入生物炭-二氧化钛复合材料，干燥即为金属离子吸附剂；S3：将多巴胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金属离子吸附剂，加入至Tris-HCl缓冲液中，调节pH，超声反应，即为涂料；S4：将聚乙烯与致孔剂、抗氧剂和填料通过双螺杆挤出机熔融挤出，通过铸片工序得到凝胶片，进行纵向和横向拉伸，即为拉伸膜，将拉伸膜从二氯甲烷中通过，干燥，即为聚乙烯膜；S5：将涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，形成涂料层，进行热定型处理，收卷，即为聚乙烯污水处理膜。
9.根据权利要求8所述的一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：S1：将三聚氰胺与二甲亚砜溶液混合均匀，超声反应10-15min，即为物料A，将三聚氰酸与二甲亚砜溶液混合均匀，超声反应10-15min，即为物料B，将汉麻杆浸于冰乙酸中，混合均匀，反应10-20min，加入二甲亚砜和N,N,N',N'-四甲基二胺，混合均匀后，缓慢滴加钛酸四丁酯，反应0.5-1h，升温至120-150℃，反应10-15h，过滤，用乙醇洗涤，干燥后，与物料A混合均匀，超声反应10-15min，加入物料B，混合均匀，抽滤，用乙醇洗涤，干燥，通氮气保护，在500℃下煅烧2h，即为生物炭-二氧化钛复合材料；S2：在氢氧化钠溶液中加入β-环糊精和羟甲基纤维素，混合均匀至溶解，静置脱泡，加入环氧氯丙烷，反应20-30min，升温至50-60℃，加入过硫酸铵，反应20-30min，加入丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，反应2-4h，使用水和乙醇洗涤，直至中性，加入生物炭-二氧化钛复合材料，混合均匀后，干燥即为金属离子吸附剂；S3：将多巴胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金属离子吸附剂，加入至Tris-HCl缓冲液中，混合均匀后，用氢氧化钠溶液调节pH至7-10，超声反应0.5-1h，即为涂料；S4：将聚乙烯与致孔剂、抗氧剂和填料通过双螺杆挤出机熔融挤出，通过铸片工序得到凝胶片，进行纵向和横向拉伸，即为拉伸膜，将拉伸膜从二氯甲烷中通过，干燥，即为聚乙烯膜；S5：将涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，形成涂料层，进行热定型处理，收卷，即为聚乙烯污水处理膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高渗透聚乙烯污水处理膜及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
所述污水处理膜包括聚乙烯膜和涂料，所述涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上。
进一步地，所述聚乙烯膜所需材料包括，以重量计：聚乙烯60-85份、致孔剂1-5份、抗氧剂0.3-1.5份、填料1-5份。
进一步地，所述涂料由多巴胺与硅烷偶联剂、金属离子吸附剂与Tris-HCl缓冲液制成。
进一步地，所述致孔剂为聚乙二醇、聚维酮、羟丙基纤维素、聚氨酯、木粉、聚乙烯吡咯烷酮、滑石粉、石蜡油、尿素中的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、八烷基3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述填料为山苍子油和牡蛎壳，所述山苍子油和牡蛎壳的质量比为5：2。
进一步地，所述金属离子吸附剂由β-环糊精、羟甲基纤维素、丙烯酰胺、丙烯酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、生物炭-二氧化钛复合材料制成。
进一步地，包括以下步骤：
S1：将三聚氰胺与二甲亚砜溶液混合均匀，即为物料A，将三聚氰酸与二甲亚砜溶液混合均匀，即为物料B，将汉麻杆浸于冰乙酸中，加入钛酸四丁酯，过滤，与物料A混合均匀，加入物料B，抽滤，洗涤，干燥，煅烧，即为生物炭-二氧化钛复合材料；
S2：在氢氧化钠溶液中加入β-环糊精和羟甲基纤维素，加入过硫酸铵、丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，加入生物炭-二氧化钛复合材料，干燥即为金属离子吸附剂；
S3：将多巴胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金属离子吸附剂，加入至Tris-HCl缓冲液中，调节pH，超声反应，即为涂料；
S4：将聚乙烯与致孔剂、抗氧剂和填料通过双螺杆挤出机熔融挤出，通过铸片工序得到凝胶片，进行纵向和横向拉伸，即为拉伸膜，将拉伸膜从二氯甲烷中通过，干燥，即为聚乙烯膜；
S5：将涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，形成涂料层，进行热定型处理，收卷，即为聚乙烯污水处理膜。
进一步地，包括以下步骤：
S1：将三聚氰胺与二甲亚砜溶液混合均匀，超声反应10-15min，即为物料A，将三聚氰酸与二甲亚砜溶液混合均匀，超声反应10-15min，即为物料B，将汉麻杆浸于冰乙酸中，混合均匀，反应10-20min，加入二甲亚砜和N,N,N',N'-四甲基二胺，混合均匀后，缓慢滴加钛酸四丁酯，反应0.5-1h，升温至120-150℃，反应10-15h，过滤，用乙醇洗涤，干燥后，与物料A混合均匀，超声反应10-15min，加入物料B，混合均匀，抽滤，用乙醇洗涤，干燥，通氮气保护，在500℃下煅烧2h，即为生物炭-二氧化钛复合材料；
S2：在氢氧化钠溶液中加入β-环糊精和羟甲基纤维素，混合均匀至溶解，静置脱泡，加入环氧氯丙烷，反应20-30min，升温至50-60℃，加入过硫酸铵，反应20-30min，加入丙烯酰胺、丙烯酸水溶液以及N，N-亚甲基双丙烯酰胺，反应2-4h，使用水和乙醇洗涤，直至中性，加入生物炭-二氧化钛复合材料，混合均匀后，干燥即为金属离子吸附剂；
S3：将多巴胺与γ-氨丙基三乙氧基硅烷、金属离子吸附剂，加入至Tris-HCl缓冲液中，混合均匀后，用氢氧化钠溶液调节pH至7-10，超声反应
0.5-1h，即为涂料；
S4：将聚乙烯与致孔剂、抗氧剂和填料通过双螺杆挤出机熔融挤出，通过铸片工序得到凝胶片，进行纵向和横向拉伸，即为拉伸膜，将拉伸膜从二氯甲烷中通过，干燥，即为聚乙烯膜；
S5：将涂料涂覆在聚乙烯膜至少一侧表面上，形成涂料层，进行热定型处理，收卷，即为聚乙烯污水处理膜。
进一步地，所述生物炭-二氧化钛复合材料所需材料包括，以重量计：三聚氰胺10-20份、二甲亚砜30-50份、三聚氰酸10-20份、汉麻杆5-15份、冰乙酸20-30份、N,N,N',N'-四甲基二胺5-15份、钛酸四丁酯5-20份。
进一步地，所述金属离子吸附剂所需材料包括，以重量计：氢氧化钠40-60份、β-环糊精10-20份、羟甲基纤维素15-30份、环氧氯丙烷1-5份、过硫酸铵1-5份、丙烯酰胺5-10份、丙烯酸5-10份、N,N-亚甲基双丙烯酰胺1-5份、生物炭-二氧化钛复合材料10-15份。
进一步地，所述涂料所需材料包括，以重量计：多巴胺10-25份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1-0.5份、Tris-HCl缓冲液30-60份、金属离子吸附剂10-25份。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)用汉麻杆作为氮化碳的基底，将二氧化钛负载在氮化碳上，氮化碳可以降低二氧化钛表面的带隙能，抑制空穴复合，增强光催化效率，同时可以给二氧化钛提供了大量的官能团，捕捉二氧化钛上的电子，使二氧化钛原本表面形成的空穴更加稳定，并产生更多的空穴，而氮化碳比表面积大，可以增强污水处理膜的吸附性能，利用光催化降解，使污水中的氨氮吸附在膜表面，降低污水中的氨氮含量。
(2)将羟甲基纤维素与β-环糊精进行复合，通过羟甲基纤维素表面上大量的羧基对污水中的金属离子进行吸附，利用β-环糊精表面的羟基、醚键以及空腔对污水中的有机物质进行吸附，使污水中的镍、铜、铅等金属离子以及有机物质苯胺和苯酚可以吸附在膜表面，然后在羟甲基纤维素表面接枝丙烯酸和丙烯酰胺，使污水中的金属离子与丙烯酸和丙烯酰胺中的羧基和酰胺基结合，同时使污水处理膜表面形成一种多孔结构，增强了对金属离子铬、铜、钴等的吸附，此外，增加羟甲基纤维素的量和溶液pH，可以增强污水处理膜对金属离子的吸附性能，同时，污水处理膜表面形成的多孔结构会与二氧化钛表面形成的空穴起到增强作用，提高污水处理的吸附性。
(3)多巴胺会与硅烷偶联剂形成Si-O-Si键，增强膜的耐腐蚀以及耐酸碱性，金属离子吸附剂会与多巴胺紧密结合，涂覆在聚乙烯膜的表面，与填料的相互作用，增强污水处理膜的亲水性，保证了污水处理膜的渗透量以及截留率。
(4)使用聚乙烯作为污水处理膜的主体材料，加入山苍子油和牡蛎壳作为填料，牡蛎壳可以增强膜的亲水性和生物亲和性，使污水中的微生物与膜表面进行结合，同时使膜的力学强度提高，山苍子油的加入会进一步提高膜的亲水性以及抑菌性。
(5)本申请制备的聚乙烯污水处理膜具有良好的亲水性、渗透性、耐酸碱、耐腐蚀以及吸附金属离子和有机物质的性能，效率高。
（发明人：翁星星;吕东梅;沈亚定）