一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法及应用

本发明属于水处理，涉及一种油水分离膜，具体涉及一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法及应用。

背景技术：

1、含油废水引发的环境问题已经引起了全球范围内的广泛关注。一方面，油品中含有的有机化合物、多环芳烃等有毒有害物质，会影响海洋生物的繁殖和生长。另一方面，有毒化合物渗透到土壤会影响地下水、海水或饮用水，改变土壤的理化性质。

2、餐饮废水是指在餐饮行业中产生的一类高浓度有机含油废水，其成分非常复杂，主要有动植物油脂、植物纤维、淀粉、糖、蛋白质、维生素和表面活性剂等。大量餐饮含油废水未经处理直接排放至下水道，导致脂肪、油脂堆积，形成油脂（fog）－皂沉积，极难处理。

3、膜分离技术因其适合模块化设计，容易建立分散式油水处理单元，具有高效性，绿色环保等优点在油水分离领域具有良好的发展前景。与传统的重力法、气浮法、吸附法、化学法等方法相比，膜分离技术操作简单，设备维护成本低，分离效率高，优势较为突出。然而聚合物膜的疏水性较强，加之餐饮含油废水成分较复杂，使膜污染问题成为阻碍膜分离技术在油水分离领域应用的主要限制因素。

4、膜污染会堵塞膜孔，降低膜的分离能力，缩短膜的使用寿命，提高经济成本。在油水分离过程中主要的膜污染类型为有机污染和生物污染。通过提升膜的润湿性能可以有效降低污染物在膜表面的粘附。然而，现有的油水分离膜研究大多围绕膜的润湿性能展开，抗生物污染性能较差。因此，本发明制备了一种同时具有超亲水-水下超疏油性和抗菌性的高效防污油水分离膜。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法及应用，解决含油废水油水分离和油水分离过程中膜污染的问题。

2、基于上述目的，本申请通过提供一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法来解决该领域中的这种需要。

3、一方面，本发明涉及一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，包括：

4、将聚醚酰亚胺和甲基丙烯酸磺基甜菜碱溶解于水和异丙醇的混合溶液中，加热，干燥，采用清洗剂清洗干燥后的固体，再用有机溶剂清洗，得到改性甲基丙烯酸磺基甜菜碱，所述聚醚酰亚胺和甲基丙烯酸磺基甜菜碱的质量比为1.1~1.5:1.3~1.7；

5、将pvdf膜浸泡于单宁酸水溶液中，取出，浸泡于fecl3水溶液中，取出再将其浸泡在浓度为8~13mg/ml的改性甲基丙烯酸磺基甜菜碱水溶液中，得到润湿膜；

6、将润湿膜置于氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液加热，反应得到油水分离膜。

7、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述水和异丙醇的体积比为3.8~4.2:1。

8、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述将聚醚酰亚胺和甲基丙烯酸磺基甜菜碱溶解于水和异丙醇的混合溶液中之后，加热至78~83℃，反应45~50h，再干燥。

9、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述清洗剂为二甲基乙酰胺。

10、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述单宁酸水溶液的浓度为0.8~1.1mg/ml，所述fecl3水溶液的浓度为0.3~0.6mg/ml。

11、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述将pvdf膜浸泡于单宁酸水溶液中4~6min后取出，再浸泡于fecl3水溶液中4~6min后取出。

12、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液中氢氧化钠和二水合醋酸锌的质量比为75~82:38~42。

13、进一步地，本发明提供的一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，所述将润湿膜置于氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液加热，加热温度为65~73℃，反应22~25h得到油水分离膜。

14、另一方面，本发明涉及一种抑菌防污高效油水分离膜，赋予膜防有机污染和防生物污染的能力；膜改性可以增强膜的亲水性、改变膜表面带电性，可抑制微生物、代谢产物等污染物与膜表面的接触粘附，缓解膜对污染物的吸附作用。

15、另一方面，本发明请求保护抑菌防污高效油水分离膜在油水分离领域的应用，采用绿色的，环境友好的改性方法，可以有效缓解在油水分离过程中严重的膜污染问题，在保证膜油水分离效率的同时，提升了膜防污性，抑菌性和长期稳定性，在油水分离领域具有良好的应用前景。

16、本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：

17、（1）本发明通过膜改性技术制备了抑菌防污双功能高效油水分离膜，通过配位反应，迈克尔加成（michael addition reaction）将改性材料固定于膜表面，利用水热法在膜表面沉积抑菌材料，提升膜性能，赋予膜防污和防生物污染的能力；膜改性可以增强膜的亲水性、改变膜表面带电性。

18、（2）本发明使用天然材料和绿色环保材料，无污染，价格低廉，有效避免了改性剂泄漏对环境造成影响，是一种绿色的，环境友好的改性方法，在油水分离领域具有良好的应用前景。

19、（3）本发明的改性膜具有防污和抑菌双功能，可以有效缓解在油水分离过程中严重的膜污染问题。在具有优异的油水分离性能的同时，提升了膜防污性，抑菌性和长期稳定性，降低了工作成本，延长膜的使用寿命。

技术特征：

1.一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述水和异丙醇的体积比为3.8~4.2:1。

3.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述将聚醚酰亚胺和甲基丙烯酸磺基甜菜碱溶解于水和异丙醇的混合溶液中之后，加热至78~83℃，反应45~50h，再干燥。

4.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述清洗剂为二甲基乙酰胺。

5.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述单宁酸水溶液的浓度为0.8~1.1mg/ml，所述fecl3水溶液的浓度为0.3~0.6mg/ml。

6.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述将pvdf膜浸泡于单宁酸水溶液中4~6min后取出，再浸泡于fecl3水溶液中4~6min后取出。

7.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液中氢氧化钠和二水合醋酸锌的质量比为75~82:38~42。

8.根据权利要求1所述的抑菌防污高效油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述将润湿膜置于氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液加热，加热温度为65~73℃，反应22~25h得到油水分离膜。

9.一种抑菌防污高效油水分离膜，由权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的一种抑菌防污高效油水分离膜在油水分离领域中的应用。

技术总结
本发明公开一种抑菌防污高效油水分离膜的制备方法及应用。本发明所述制备方法，包括：将质量比为1.1~1.5:1.3~1.7的聚醚酰亚胺和甲基丙烯酸磺基甜菜碱溶解于水和异丙醇的混合溶液中，反应得到改性甲基丙烯酸磺基甜菜碱；将PVDF膜浸泡于单宁酸水溶液中，取出，再浸泡于FeCl<subgt;3</subgt;水溶液中，然后取出将其浸泡在浓度为8~13mg/mL的改性甲基丙烯酸磺基甜菜碱溶液中，得到润湿膜；将润湿膜置于氢氧化钠和二水合醋酸锌混合溶液加热，反应得到油水分离膜。本发明的改性膜具有防污和抑菌双功能，可以有效缓解在油水分离过程中严重的膜污染问题。

技术研发人员：李振宇,周迅,李思杭,孟焕娜,王海华
受保护的技术使用者：西北农林科技大学深圳研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1