一种交联油水分离膜的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种交联油水分离膜的制备方法，属于膜分离技术和环境保护技术领域。其将异氰酸酯、聚(乙烯-乙烯醇)、聚乙二醇溶解于有机溶剂中，发生交联反应得到铸膜液；将铸膜液在平板载体上刮制成初生液膜，立即浸入凝固浴中固化，取出后浸入去离子水中浸泡24小时，干燥即得交联油水分离膜。本发明通过化学键连接将聚乙二醇接枝到聚(乙烯-乙烯醇)分子链上，亲水性物质不易流失，保证了膜亲水性和抗污染性能的稳定。膜自身的交联结构使膜具有较高的机械强度、水通量和油滴截留率。本发明提供的交联膜的制备方法操作简单，膜结构可控，所制备的膜适用于各生产领域产生的含油废水处理，特别适用于高浓度含油污水的分离。
【专利说明】
一种交联油水分离膜的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种交联油水分离膜的制备方法，属于膜分离技术和环境保护技术领 域。
【背景技术】
[0002] 含油污水是城市和工业生产中常见的污染源，对环境和生态平衡的危害极大。膜 分离技术是对含油污水进行深度处理的有效方法，具有能耗低、操作简单、处理量大、处理 效果好以及无二次污染等优点。目前，用于含油污水处理的膜材料多选用亲水性的聚合物， 如醋酸纤维素、聚乙烯醇等。但醋酸纤维素膜的化学稳定性、热稳定性和压密性较差，且易 降解；聚乙烯醇膜极易溶胀甚至溶解，从而丧失机械强度。聚（乙烯_乙烯醇）是由憎水性 的乙烯链段和亲水性的乙烯醇链段组成的半结晶无规共聚物，由于聚合物链上带有一定比 例的羟基，具有一定的亲水性，因此在作为油水分离膜材料使用时抗污染性能优异；而分子 结构中的乙烯链段又赋予其优良的耐溶涨、耐热和耐酸碱等性能。
[0003] 制备聚合物微孔膜时，共混加入亲水性物质，如聚乙二醇（PEG)，N，N-二甲基吡咯 烷酮（PVP)等，不但可以调节孔径，也可对聚合物膜材料进行亲水性改性。但所制得的膜 由于是物理性共混，在使用过程中亲水性物质会不断渗出，导致膜分离的透过液产生总碳 (T0C)及有机物含量（C0D)等指标不合格。同时随着亲水性材料的不断渗出，膜的孔径会发 生变化，亲水性能会降低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有油水分离膜存在的不足，提供一种将交联聚（乙 烯-乙烯醇）膜的制备方法。
[0005] 按照本发明提供的技术方案，一种交联油水分离膜的制备方法，其特征在于制备 过程按照如下步骤进行，配方以重量份数计：
[0006] A铸膜液的制备：取异氰酸酯0? 1~5份、聚（乙烯-乙烯醇）10~20份、聚乙二 醇1~10份、二甲亚砜75~85份混合，60~80°C下搅拌反应12~24h，得到铸膜液；
[0007] B分相成膜：将上述铸膜液在平板载体上刮制成100~300 y m的初生液膜，立即 浸入20~50°C水浴中固化0. 5~lh，取出后浸入水中浸泡20~28h，18~22°C干燥即得 产品交联油水分离膜。
[0008] 优选的，所述聚乙烯-乙烯醇中乙烯基的摩尔百分含量为27~44mol %，聚合度为 700 ~1500。
[0009] 优选的，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异 氰酸酯。
[0010] 优选的，所述聚乙二醇的分子量为100~1000。
[0011] 优选的，所述平板载体为玻璃板、聚四氟乙烯板或无纺布中的一种。
[0012] 本发明通过异氰酸酯基团与聚乙二醇和聚（乙烯-乙烯醇）上的羟基进行加成反 应，通过化学键连接将亲水性的聚乙二醇接枝到聚（乙烯-乙烯醇）分子链上，使得膜在运 行过程中亲水性物质不易流失，保证了膜亲水性和抗污染性能的稳定。另一方面，异氰酸酯 基团也可将聚合物分子链进行交联，成膜后，交联结构使膜具有较高的机械强度、水通量和 油滴截留率。本发明提供的交联膜的制备方法操作简单，膜结构可控，所制备的膜适用于各 生产领域产生的含油废水处理，特别适用于高浓度含油污水的分离。
[0013] 本发明具有如下优点：本发明膜制备过程简单易行；膜结构易控制，性能稳定，且 亲水性和抗污染性能优异；膜内部的交联结构使膜具有较高的机械强度；膜具有较高的水 通量和油滴截留率；膜性能稳定，可重复使用；适用于高浓度含油废水的处理。
【具体实施方式】
[0014] 以下是一种高性能交联油水分离膜的制备方法的实施例，但所述实施例不构成对 本发明的限制。
[0015] 实施例1
[0016] (1)铸膜液的制备：将0. 1份异佛尔酮二异氰酸酯、20份乙烯含量为44mol%、聚 合度为1500的聚（乙烯-乙烯醇）、85份二甲亚砜、10份聚乙二醇100混合，60°C下搅拌反 应12h，得到铸膜液；
[0017] (2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成100 ym的初生液膜，立即浸入 50°C水浴中固化0. 5h，取出后浸入水中浸泡20h，18°C干燥即得产品交联油水分离膜。
[0018] 利用动态循环型膜性能评价装置测定膜的油水分离性能，跨膜压差为0. 025MPa， 操作温度为20°C。所用含油水样为油相质量浓度为3g/L的油水乳液，其油滴平均粒径为 0? 1 y m。膜
[0020] 通量的计算式为：
[0021] 式中，J为膜通量，!V(m2 ? h) ; A t为过滤时间，h ;V为A t内透过膜的溶液体积， L ;A为膜的有效截留面积，m2。膜的油滴截留率为：
[0022] 式中，cf为过滤前油相质量浓度，g/L ;cp为过滤后油相质量浓度，g/L，由双光束紫 外可见分光光度计在53lnm处测定。
[0024] 测得膜的水通量为361L/m2h，油滴截留率为89. 0%
[0025] 实施例2
[0026] (1)铸膜液的制备：将5份异佛尔酮二异氰酸酯、10份乙烯含量为38mol %、聚合 度为700的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亚砜、20份聚乙二醇1000混合，80°C下搅拌反应 24h，得到铸膜液；
[0027] (2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得产品交联油水分离膜。
[0028] 测得膜的水通量为608L/m2h，油滴截留率为95. 5%。
[0029] 实施例3
[0030] (1)铸膜液的制备：将1份异佛尔酮二异氰酸酯、20份乙烯含量为38mol %、聚合 度为1500的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亚砜、15份聚乙二醇200混合，80°C下搅拌反应 24h，得到铸膜液；
[0031] (2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得产品交联油水分离膜。
[0032] 测得膜的水通量为312L/m2h，油滴截留率为97. 0%。
[0033] 实施例4
[0034] (1)铸膜液的制备：将1份异佛尔酮二异氰酸酯、18份乙烯含量为38mol %、聚合 度为1500的聚（乙烯-乙烯醇）、75份二甲亚砜、10份聚乙二醇600混合，80°C下搅拌反应 24h，得到铸膜液；
[0035] (2)分相成膜：将上述铸膜液在玻璃板上刮制成300 ym的初生液膜，立即浸入 20°C水浴中固化lh，取出后浸入水中浸泡28h，22°C干燥即得产品交联油水分离膜。
[0036] 测得膜的水通量为448L/m2h，油滴截留率为93. 8%。
[0037] 上述实施例的描述应该被视为说明，易于理解的是，可在不脱离如在权利要求书 中阐述的本发明的情况下使用上文阐述的特征的许多变化和组合，这类变化并不被视为脱 离了本发明的精神和范围，且所有这类变化都包括在以上权利要求书的范围内。
【主权项】
1. 一种交联油水分离膜的制备方法，其特征在于制备过程按照如下步骤进行，配方以 重量份数计： A铸膜液的制备：取异氰酸酯0. 1~5份、聚（乙烯-乙烯醇）10~20份、聚乙二醇 1~10份、二甲亚砜75~85份混合，60~80°C下搅拌反应12~24h，得到铸膜液； B分相成膜：将上述铸膜液在平板载体上刮制成100~300 μ m的初生液膜，立即浸入 20~50°C水浴中固化0. 5~lh，取出后浸入水中浸泡20~28h，18~22°C干燥即得产品 交联油水分离膜。2. 如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述聚乙烯-乙 烯醇中乙烯基的摩尔百分含量为27~44mol %，聚合度为700~1500。3. 如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述异氰酸酯 为异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。4. 如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述聚乙二醇 的分子量为100~1000。5. 如权利要求1所述一种交联油水分离膜的制备方法，其特征是在于，所述平板载体 为玻璃板、聚四氟乙烯板或无纺布中的一种。
【文档编号】B01D67/00GK105879711SQ201410784156
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】张春芳, 白云翔, 吕晓丽, 顾瑾, 孙余凭
【申请人】江南大学