高抗油污油水分离膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高抗油污油水分离膜，该油水分离膜为多孔结构，具有超亲水和超疏油特性，水在该油水分离膜表面的接触角为3~10°，在水下油液的接触角为140~165°。本发明专利技术还公开了所述油水分离膜的制备方法，具体包括制备含氟树脂、配制膜料和刮涂成膜三个步骤。本发明专利技术同时给出了所述油水分离膜在分离油水混合体系中的用途。本发明专利技术的油水分离膜具有除油效果好、抗油污能力强、膜通量大、膜分离压力小的优点，可低压操作，能耗低，成本低；并将该油水分离膜应用到多种废水中，取得了良好的除油效果。

High oil resistant oil water separation membrane, preparation method and application thereof

The invention provides a high anti oil water separation membrane, the oil-water separation membrane of porous structure with super hydrophilic and oleophobic properties, water degrees for 3~10 in the oil-water separation membrane surface contact angle, under the water oil contact angle of 140~165 degrees. The invention also discloses a preparation method of the oil water separation membrane, which comprises three steps of preparing the fluorine-containing resin, preparing the membrane material and scraping the coating film. The invention also provides the application of the oil-water separation membrane in the separation of oil and water mixing system. The oil-water separation film of the invention has advantages of good effect, in addition to oil - oil capacity, membrane flux, membrane separation pressure small, low voltage operation, low energy consumption and low cost; and the oil-water separation application to wastewater, has achieved good effect on the removal of oil.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高抗油污油水分离膜及其制备方法和应用，属于污水处理

技术介绍
含油污水来源于石油化工行业、石油开采、机械加工、居民生活以及远洋货轮等等。每年世界上有超过1000万吨油类通过各种途径流入海洋地表径流。含油污水化学耗氧量(COD)高，对环境污染非常严重，因而进行油水分离，避免油类排入环境水体，造成环境污染，具有重要的意义。油类在水中的存在形式包括浮油、分散油、乳化油和溶解油四种。浮油粒径一般大于100μm，可自然上浮去除；分散油粒径为10~100μm，在水中处于悬浮状态，稍加停留也可采用自然上浮去除；乳化油粒径小于10μm，在水中以乳化油形式存在，不能自然上浮，可采用先破乳，再气浮或沉淀除去；溶解油在水中处于溶解状态，难以分离。含油污水的处理通常通过重力隔油分离、气浮法、生物降解等方法单独使用或联用。当水中含油量较高时，宜先采用重力隔油分离，除油率70~80%，通过重力隔油法除油后废水含油一般在100~300mg/L，可能去除的最小油滴粒径60μm，再使用气浮法，加入药剂进一步去除水中油，采用气浮法耗费化学品多，费用高，所排废渣又会造成二次污染，处理后废水含油一般在15~30mg/L，再通过生化降解进一步降低水中的含油量。但是这些传统方法分离效率不高，而且方法的使用有一定的限制。膜分离技术可以用于分离浮油及稳定地乳化分散于水中的油，分离过程无需添加其他药剂，如破乳剂、絮凝剂等药剂，不产生含油污泥等废渣，无固废处理设备，常温操作，可以实现高度的自动化，设备占地面积小，处理后的废水含油率低。但现有的膜分离技术中油水分离膜普遍存在着抗污染性能低，膜通量小，膜分离压力大，压力损失多的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种高抗油污油水分离膜及其制备方法和应用，本专利技术的油水分离膜具有除油效果好、抗油污能力强、膜通量大、膜分离压力小的优点，可低压操作，能耗低，成本低；并将该油水分离膜应用到多种废水中，取得了良好的除油效果。按照本专利技术提供的技术方案：高抗油污油水分离膜，其特征在于：所述油水分离膜为多孔结构，具有超亲水和超疏油特性，水在该油水分离膜表面的接触角为3~10°，在水下油液的接触角为140~165°。高抗油污油水分离膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、制备含氟树脂：以甲基丙烯酸、丙烯酸正丁酯、含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯、偶氮二异丁腈和丙二醇甲醚醋酸酯为原料，采用分段聚合、分步加料的方式制得含氟树脂；（2）、配制膜料：将步骤（1）制得的含氟树脂旋转蒸发干燥，然后将该含氟树脂溶于四氢呋喃中，配置成质量浓度10~40%的树脂溶液，然后在该溶液中加入3%氯化钠水溶液，3%氯化钠水溶液的用量为树脂溶液总重量的1~10%，混合均匀，获得膜料；（3）、刮涂成膜：将膜料刮涂于基板上，自然晾干，形成白色薄膜，即为油水分离膜。作为所述制备方法的进一步改进，所述步骤（1）中制备含氟树脂具体包括如下步骤：（a）、按质量百分比计取下述组分：甲基丙烯酸5~15%，丙烯酸正丁酯10~20%，含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯10~30%，偶氮二异丁腈0.1~3%，余量为丙二醇甲醚醋酸酯；（b）、将35~45％的丙二醇甲醚醋酸酯加入到三口烧瓶中，在机械搅拌浆的搅拌下，将瓶内液体升温至65~75℃；（c）、将15~25％的丙二醇甲醚醋酸酯、25~35％的甲基丙烯酸、25~35％的丙烯酸正丁酯、35~45％的偶氮二异丁腈和45~55％的含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第一混合液，用滴液漏斗将第一混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应1~2h，且保持瓶内液体温度在65~75℃之间；（d）、将15~25％的丙二醇甲醚醋酸酯、余下的全部甲基丙烯酸、余下的全部丙烯酸正丁酯、45~55%的偶氮二异丁腈和余下的全部含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第二混合液，用滴液漏斗将第二混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌反应1.5~2.5h，且保持瓶内液体温度在65~75℃之间；（e）、将瓶内液体温度升高到75~85℃之间，并将余下的全部丙二醇甲醚醋酸酯和余下的全部偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中，令其反应完全，反应时间为1.5~2.5h；（f）、最后将瓶内液体温度降至35~45℃，制得含氟树脂。本专利技术中，所述含氟树脂的聚合反应是自由基聚合反应，所得到的树脂为无规共聚物，在聚合反应过程中需严格控制聚合反应速率。作为所述制备方法的进一步改进，所述步骤（1）中制备含氟树脂具体包括如下步骤：（a）、按质量百分比计取下述组分：甲基丙烯酸8%，丙烯酸正丁酯13%，含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯18%，偶氮二异丁腈1%，余量为丙二醇甲醚醋酸酯；（b）、将40％的丙二醇甲醚醋酸酯加入到三口烧瓶中，在机械搅拌浆的搅拌下，将瓶内液体升温至70℃；（c）、将20％的丙二醇甲醚醋酸酯、30％的甲基丙烯酸、30％的丙烯酸正丁酯、40％的偶氮二异丁腈和50％的含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第一混合液，用滴液漏斗将第一混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应1.5h，且保持瓶内液体温度在70℃不变；（d）、将20％的丙二醇甲醚醋酸酯、70％的甲基丙烯酸、70％的丙烯酸正丁酯、50％的偶氮二异丁腈和50％的含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第二混合液，用滴液漏斗将第二混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌反应2h，且保持瓶内液体温度在70℃不变；（e）、将瓶内液体温度升高到80℃，并将剩余的20％的丙二醇甲醚醋酸酯和10％的偶氮二异丁腈加入到三口烧瓶中，令其反应完全，反应时间为2h；（f）、最后将瓶内液体温度降至40℃，制得含氟树脂。作为所述制备方法的进一步改进，所述步骤（3）中的基板为预先铺有聚酯材料增强无纺布的平板玻璃。所述油水分离膜在分离油水混合体系中的用途。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术的油水分离膜具有多孔结构，该多孔结构是由于亲水链段及疏水链段在成膜过程的相分离产生的，该膜具有较高的表面粗糙度，该膜具有超亲水和超疏油特性，水在该膜表面的接触角为3~10°，在水下正十二烷的接触角为140~165°；水能够在较低压力下能顺利通过该膜层，而油不能通过膜层，从而被截留产生油水分离的效果。附图说明图1为本专利技术实施例1中所获油水分离膜的扫描电镜图片。图2为本专利技术实施例2中所获油水分离膜的扫描电镜图片。图3为本专利技术实施例3中所获油水分离膜的扫描电镜图片。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1（1）制备含氟树脂：取甲基丙烯酸（MAA）8g，丙烯酸正丁酯（BA）13g，含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯（G04）18g，偶氮二异丁腈（AIBN）1g，丙二醇甲醚醋酸酯（PMA）60g；将40％的丙二醇甲醚醋酸酯加入到三口烧瓶中，在机械搅拌浆的搅拌下，将瓶内液体升温至70℃；将20％的丙二醇甲醚醋酸酯、30％的甲基丙烯酸、30％的丙烯酸正丁酯、40％的偶氮二异丁腈和50％的含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第一混合液，用滴液漏斗将第一混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应1.5h，且保持瓶内液体温度在70℃不变；将20％的丙二醇甲醚醋酸酯、70％的甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
高抗油污油水分离膜，其特征在于：所述油水分离膜为多孔结构，具有超亲水和超疏油特性，水在该油水分离膜表面的接触角为3~10°，在水下油液的接触角为140~165°。

【技术特征摘要】
1.高抗油污油水分离膜，其特征在于：所述油水分离膜为多孔结构，具有超亲水和超疏油特性，水在该油水分离膜表面的接触角为3~10°，在水下油液的接触角为140~165°。2.高抗油污油水分离膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、制备含氟树脂：以甲基丙烯酸、丙烯酸正丁酯、含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯、偶氮二异丁腈和丙二醇甲醚醋酸酯为原料，采用分段聚合、分步加料的方式制得含氟树脂；（2）、配制膜料：将步骤（1）制得的含氟树脂旋转蒸发干燥，然后将该含氟树脂溶于四氢呋喃中，配置成质量浓度10~40%的树脂溶液，然后在该溶液中加入3%氯化钠水溶液，3%氯化钠水溶液的用量为树脂溶液总重量的1~10%，混合均匀，获得膜料；（3）、刮涂成膜：将膜料刮涂于基板上，自然晾干，形成白色薄膜，即为油水分离膜。3.如权利要求2所述的高抗油污油水分离膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中制备含氟树脂具体包括如下步骤：（a）、按质量百分比计取下述组分：甲基丙烯酸5~15%，丙烯酸正丁酯10~20%，含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯10~30%，偶氮二异丁腈0.1~3%，余量为丙二醇甲醚醋酸酯；（b）、将35~45％的丙二醇甲醚醋酸酯加入到三口烧瓶中，在机械搅拌浆的搅拌下，将瓶内液体升温至65~75℃；（c）、将15~25％的丙二醇甲醚醋酸酯、25~35％的甲基丙烯酸、25~35％的丙烯酸正丁酯、35~45％的偶氮二异丁腈和45~55％的含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第一混合液，用滴液漏斗将第一混合液滴入三口烧瓶中，滴加完毕后继续反应1~2h，且保持瓶内液体温度在65~75℃之间；（d）、将15~25％的丙二醇甲醚醋酸酯、余下的全部甲基丙烯酸、余下的全部丙烯酸正丁酯、45~55%的偶氮二异丁腈和余下的全部含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯混合均匀，制成第二混合液，用滴液漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晔，刘正锁，陈梅，
申请(专利权)人：无锡蓝海工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32