一种多级多孔超分子复合材料滤膜及制备方法和应用

文档序号:37310576发布日期:2024-03-13 20:59阅读:14来源:国知局

本发明属于环境功能型材料,更具体地,涉及一种多级多孔超分子复合材料滤膜及制备方法和应用。


背景技术:

1、随着国家工业的不断发展,有机氯化工生产过程会产生大量的含有有机杂质的氯化钠副产的产出,已经十分严重影响了环境。同时,环保政策与环保法规不断地更新出台,对于这种含有有机杂质的氯化钠副产的要求变得更为严格。氯化钠盐渣的低效回收不仅会对资源的循环利用产生一定的负面影响,更不利于环境保护工作的开展。因此,如果将氯化钠副产物作回收处理,并且循环利用起来,那么运行成本和环境治理成本将大大降低。氯化钠副产物的主要杂质也就是其反应完之后残余的各种有机物残留。为了满足离子膜烧碱用氯化钠的品质,需要大幅度消除氯化钠副产物中的有机物杂质,控制有机物杂质的含量在10ppm以下,并且无机氨的含量也应在5ppm以下。

2、目前,可查阅文献所报道的处理氯化钠副产物的方法有以下几种:第一种是洗盐法,仅用水和洗涤剂去清理盐分中的有机物杂质和一些其他成分,这种方法只适用于成分单一,且杂质含量较少的废盐渣;第二种是高温处理法,采用高温气体来煅烧盐渣粉料,使盐中的杂质分解为气体,再经过一些工艺对气体进行处理,从而达到处理盐渣副产物的目的。但这种工艺往往出现一些问题,导致盐在高温情况下结块、设备磨损和设备腐蚀;第三种方法是高温碳化法,在高温状态下对废盐渣料进行碳化分解,使得废盐渣料中的有机物杂质和一些其他杂质的一部分分解成挥发性气体,另一部分则结焦成为有机碳,但是这种工艺存在着一些问题,工艺中的碳化温度和盐渣废料表面软化不易控制,极易形成粘块对设备连续化处理造成影响等问题,而处理之后的氯化钠盐渣中的toc和其他杂质含量也很难达到离子膜烧碱对氯化钠原料的质量要求。

3、因此,目前亟待提出一种多级多孔超分子复合材料滤膜,可用于去除化工生产产生的氯化钠副产物中的有机杂质,使氯化钠溶液能够满足离子膜烧碱工业的使用。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足,提出一种多级多孔超分子复合材料滤膜及制备方法和应用。本发明的制备条件温和,滤膜在水环境中性质稳定,水和氯化钠的透过性强,可选择性去除有机杂质。

2、为了实现上述目的,本发明第一方面提供了一种多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:

3、s1:将支撑膜浸入到第一原料溶液中,得到材料覆膜;

4、s2:将所述材料覆膜浸入到第二原料溶液中,得到覆第一层超分子材料滤膜;

5、s3:将所述覆第一层超分子材料滤膜浸入到第一原料溶液中,重复步骤s1-s2多次,真空干燥,得到所述多级多孔超分子复合材料滤膜。

6、根据本发明,优选地,所述支撑膜为纤维素膜或玻璃纤维膜。

7、根据本发明,优选地,所述第一原料溶液和第二原料溶液各自独立地包括以下组分:原料、水和酸性催化剂。

8、根据本发明,优选地,所述原料为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯、三醛基间苯三酚、5'-(4-甲酰基-3-羟基苯基)-3,3”-二羟基-[1,1':3',1”-三联苯]-4,4”-二甲醛、2,5-二甲氧基对苯二醛或联苯二胺。

9、根据本发明,优选地,所述原料在所述第一原料溶液和第二原料溶液中的浓度各自独立地为0.8-1.2mg/ml。

10、根据本发明,优选地,所述酸性催化剂为甲酸、乙酸和盐酸中的至少一种。

11、根据本发明,优选地,所述酸性催化剂在所述第一原料溶液和第二原料溶液中的浓度各自独立地为0.01-0.15mol/l。

12、根据本发明,优选地,在步骤s1中,在20-30℃下,将支撑膜浸入到第一原料溶液中30-80min,得到材料覆膜。

13、根据本发明,优选地,在步骤s2中,在20-30℃下,将所述材料覆膜浸入到第二原料溶液中5-8d,得到覆第一层超分子材料滤膜。

14、在本发明中,所述第一原料溶液中的原料和第二原料溶液中的原料在室温条件下在支撑膜上发生聚合反应,生成超分子材料;将所述覆第一层超分子材料滤膜浸入到第一原料溶液中,得到第二材料覆膜;将第二材料覆膜浸入到第二原料溶液中,得到覆两层超分子材料滤膜;重复步骤5次,真空干燥,得到覆5层超分子材料滤膜,即本发明的有序排列的多级多孔超分子复合材料滤膜。

15、根据本发明,优选地,在步骤s3中;

16、重复步骤s1-s2 4-6次;

17、所述真空干燥的温度为20-30℃。

18、根据本发明,优选地,所述多级多孔超分子复合材料滤膜的孔径为1.5-3.5nm。

19、本发明对高透过性、高亲水性的纤维素膜或玻璃纤维膜进行表面改性,在膜的纤维表面利用界面聚合的原理,采取原位生长、层层转移的技术,原位负载多级多孔的超分子材料,通过控制原料的成分和沉积过程实现孔径可调的滤膜,从而在不影响水和氯化钠高透过性的前提下,实现对有机分子的选择性吸附,达到去除有机杂质的目的。

20、本发明第二方面提供了所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法制备得到的多级多孔超分子复合材料滤膜。

21、本发明第三方面提供了所述的多级多孔超分子复合材料滤膜在污水处理中的应用。

22、根据本发明,优选地,利用所述多级多孔超分子复合材料滤膜过滤去除化工生产产生的氯化钠副产物中的有机杂质;过滤后得到的氯化钠溶液中的有机杂质的含量在10ppm以下,优选地,无机氨的含量在5ppm以下

23、本发明的技术方案的有益效果如下:

24、本发明采用原位生长的层层组装工艺,使多级多孔的超分子复合材料与支撑膜紧密结合,牢固地附着在支撑膜的表面。

25、本发明的制备条件温和,由于孔径的优化,可以允许水分子和氯化钠透过,而阻止有机杂质透过,因此具有高度的选择性,可广泛用于污水处理,具有操作弹性大,有机物杂质处理效率高等特点。

26、本发明的滤膜可以直接用在对高浓度氯化钠废盐溶液的处理中,不受高浓度氯化钠的影响,不需要传统处理方法的加热等操作,有利于降低能耗。利用本发明的滤膜过滤后得到的氯化钠溶液能够满足离子膜烧碱工业的使用。

27、本发明的多级多孔超分子复合材料滤膜表面含大量亲水性官能团,这些官能团使滤膜具有极强的亲水性能和表面活性。超分子材料与支撑膜通过化学键牢固地固定,可大幅度提高滤膜的过滤性能,延长滤膜使用的持久性。

28、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。



技术特征:

1.一种多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,所述支撑膜为纤维素膜或玻璃纤维膜。

3.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,所述第一原料溶液和第二原料溶液各自独立地包括以下组分:原料、水和酸性催化剂;

4.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,在步骤s1中,在20-30℃下,将支撑膜浸入到第一原料溶液中30-80min,得到材料覆膜。

5.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,在步骤s2中,在20-30℃下,将所述材料覆膜浸入到第二原料溶液中5-8d,得到覆第一层超分子材料滤膜。

6.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,在步骤s3中;

7.根据权利要求1所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法,其中,所述多级多孔超分子复合材料滤膜的孔径为1.5-3.5nm。

8.权利要求1-7中任意一项所述的多级多孔超分子复合材料滤膜的制备方法制备得到的多级多孔超分子复合材料滤膜。

9.权利要求8所述的多级多孔超分子复合材料滤膜在污水处理中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用,其中,利用所述多级多孔超分子复合材料滤膜过滤去除化工生产产生的氯化钠副产物中的有机杂质;过滤后得到的氯化钠溶液中的有机杂质的含量在10ppm以下。


技术总结
本发明属于环境功能型材料技术领域,公开了一种多级多孔超分子复合材料滤膜及制备方法和应用。所述制备方法包括:S1:将支撑膜浸入到第一原料溶液中,得到材料覆膜;S2:将材料覆膜浸入到第二原料溶液中,得到覆第一层超分子材料滤膜;S3:将覆第一层超分子材料滤膜浸入到第一原料溶液中,重复步骤S1‑S2多次,真空干燥,得到多级多孔超分子复合材料滤膜。本发明的制备条件温和,滤膜在水环境中性质稳定,水和氯化钠的透过性强,可选择性去除有机杂质。

技术研发人员:杨凯威,姜海超,刘海宁,胡永琪,乔山林,王月,李青,徐智策
受保护的技术使用者:河北科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/3/12
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