一种水处理用高强度聚乙烯复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水处理用高强度聚乙烯复合膜及其制备方法。所述聚乙烯复合膜包括微孔聚乙烯膜、聚乙烯醇/细菌纤维素和L

【技术实现步骤摘要】
一种水处理用高强度聚乙烯复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体为一种水处理用高强度聚乙烯复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]新世纪以来，社会城市化进程加剧，使得人类活动引起的水污染问题愈发严重。工业、农业和家庭不经处理的废水排放，污染了地表水和地下水，限制了人类直接获取淡水资源，而膜分离技术是被认为解决该问题的最有效的技术之一。其中，超滤膜是一种机械强度高、化学稳定好、用于水处理的膜。但是，一般处理的水体中含有蛋白质污染，极易造成污染物的附着，导致膜功能下降降低水处理效率和水处理质量，膜的使用寿命短。
[0003]目前，水处理膜大部分是由涤纶无纺布、聚飒、聚酰胺复合而成，成本较高，工艺复杂。急需工艺简单、成本较低的替代性产品。而微孔聚乙烯膜由于具有可调节的孔、优异的机械性、化学稳定性被广泛用于电池隔膜总，是一种潜在的水处理膜的主体，但其极少用于水处理，因为其具有疏水性，长期运作在水环境中，易造成力学能力下降，从而使得耐久性低，使用寿命短；且长期使用时污染物的残留极易堵塞孔道；因此，需要一系列的处理方式改善，增加亲水性、耐水性、防污性，从而使其可以用于水处理。
[0004]综上所述，制备一种水处理用高强度聚乙烯复合膜具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种水处理用高强度聚乙烯复合膜及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种水处理用高强度聚乙烯复合膜，所述聚乙烯复合膜包括微孔聚乙烯膜、聚乙烯醇/细菌纤维素和L
‑
半胱氨酸。
[0008]较为优化地，所述聚乙烯醇/细菌纤维素是以酒石酸为交联剂，采用微波反应法制备的。
[0009]较为优化地，所述聚乙烯复合膜的厚度为150～300μm。
[0010]较为优化地，一种水处理用高强度聚乙烯复合膜的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：溶剂的准备：将PVA溶液和细菌纤维素溶液，得到溶液A，备用；将硫酸溶液和酒石酸溶液混合，得到溶液B，备用；将三乙胺溶液、对苯二酚溶液和十二烷基硫酸钠水溶液混合，得到溶液C，备用；将丙烯酰氯溶于甲苯，得到溶液D，备用；将L
‑
半胱氨酸和过硫酸钾溶于缓冲溶液中，得到溶液E，备用；
[0012]步骤2：聚乙烯复合膜的制备：将微孔聚乙烯膜在乙醇溶液中浸润，转移至错流膜过滤机，使用溶液A循环过滤8～12分钟；取出转移至溶液B中，酸性催化剂调节溶液pH＝3，置于微波反应器中，设置功率为500W反应2分钟，过滤洗涤干燥，得到复合膜A；将其转移至溶液C中，滴加溶液D，滴加结束后设置温度为50℃反应；取出转移至溶液E中，在振动下设置
温度为60℃反应，洗涤过滤，得到聚乙烯复合膜。
[0013]较为优化地，步骤1具体过程为：将PVA溶液和细菌纤维素溶液按体积比为2:1混合，设置90～95℃搅拌1～1.5小时，得到溶液A，备用；将硫酸溶液和酒石酸溶液等体积混合，设置温度为25～30℃搅拌40～45分钟，得到溶液B，备用；将三乙胺溶液、对苯二酚溶液和十二烷基硫酸钠溶液等体积混合，得到溶液C，备用；将丙烯酰氯溶于甲苯，得到溶液D，备用；将质量比为(12～13):1的L
‑
半胱氨酸和过硫酸钾溶于缓冲溶液中，得到溶液E，备用；
[0014]较为优化地，所述PVA溶液的浓度为0.5～1wt％；所述细菌纤维素溶液的浓度为0.4～0.6wt％；所述硫酸溶液的浓度为5～8wt％；所述酒石酸溶液为0.25～0.3wt％；所述三乙胺的浓度为1～3wt％；所述对苯二酚溶液的浓度为2～4wt％；所述十二烷基硫酸钠溶液的浓度为0.1～0.2wt％。
[0015]较为优化地，所述溶液D的浓度为1～2wt％；所述溶液E的浓度为20～25wt％。
[0016]较为优化地，步骤2具体过程为：将微孔聚乙烯膜在乙醇溶液中浸润10～15分钟，转移至错流膜过滤机，设置温度为20～25℃，压力为5bar，使用溶液A循环过滤8～12分钟；取出转移至溶液B中，加入酸性催化剂调节溶液pH＝3，置于微波反应器中，设置功率为500W反应2分钟，循环反应1～3次，过滤洗涤干燥，得到复合膜A；将其转移至溶液C中，在振动下设置温度为0～5℃，滴加溶液D，滴加结束后设置温度为50℃反应2～3小时；取出转移至溶液E中，在振动下设置温度为60℃，反应1～1.5小时，洗涤过滤，得到聚乙烯复合膜。
[0017]本技术方案中，以微孔聚乙烯膜为主体，先使用亲水性的聚乙烯醇和细菌纤维素对膜进行修饰，增加亲水性，再使其两者交联，在微孔聚乙烯膜上形成高强度、致密的膜层，然后利用L
‑
半胱氨酸上的硫醇键，产生硫醇
‑
烯的点击反应，将具有氨基和羧基的L
‑
半胱氨酸接枝在微孔聚乙烯膜的孔道中，增加膜的防污染性。所制备的聚乙烯复合膜具有良好的耐久性和重复利用率。
[0018]微孔聚乙烯膜由于具有可调节的孔、优异的机械性、化学稳定性被广泛用于电池隔膜总，是一种良好的水处理膜的主体，但其极少用于水处理，原因是：(1)其为疏水性；(2)长期运作在水环境中，易造成力学能力下降，从而使得耐久性低，使用寿命短；(3)长期使用，污染残留物堵塞孔道，从而使得水处理效率降低，水处理质量下降。因此，需要一系列的系列处理，增加亲水性、耐水性、防污性，从而使其用于水处理具有耐久性。
[0019]具体处理过程如下：(1)将微孔聚乙烯膜在乙醇溶液中浸润，降低膜的表面张力，方便最佳浓度的PVA(聚乙烯醇)溶液和细菌纤维素溶液在膜上扩散，较低浓度的溶液在错流膜过滤机下，通过循环过滤过程均匀分散在微孔聚乙烯膜表面，抑制微孔聚乙烯膜孔道的堵塞问题的产生，保证孔隙结构。(2)将其置于微波反应器中，在交联剂酒石酸的交联下，形成聚乙烯醇/细菌纤维素交联网络，PVA和细菌纤维素上都含有大量的相似的羟基，可以产生氢键键合，两者形成的共价键使得复合膜具有良好的耐热性、耐水性和较好的机械强度；且过程中采用微波反应交联，较平常的热交联，反应时间短，交联度更高，且反应均匀，使得交联形成的分布均匀、大小相似的孔道。另外，交联使得复合膜强度增加、膜层厚度增加，也使得复合膜表面更为粗糙，而粗糙度会让污垢残留附着，降低防污性，因此需要加入小分子的丙烯酰氯降低表面粗糙。同时，交联聚乙烯醇/细菌纤维素，在水处理过程中，但是孔道内部的PVA在水处理过程中，高分子链上有些基团会游离出网络，带电基团相互排斥，使得高分子链扩充，扩大交联网络，有效的阻挡污垢，但是过多的膨胀会使得孔径降低，渗
透下降，通量降低，故而在交联网络中加入了细菌纤维素，其存在有效的降低了聚乙烯醇/细菌纤维素的膨胀度，保证了一定的通量。同时，细菌纤维素具有更高的结晶度和精细的网络，有效的增强了拉伸强度等力学性能。(3)先将膜浸渍在最佳浓度的三乙胺和对苯二酚溶液中，三乙胺为催化剂，对苯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理用高强度聚乙烯复合膜，其特征在于：所述聚乙烯复合膜包括微孔聚乙烯膜、聚乙烯醇/细菌纤维素和L
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半胱氨酸。2.根据权利要求1所述的一种水处理用高强度聚乙烯复合膜，其特征在于：所述聚乙烯醇/细菌纤维素是以酒石酸为交联剂，采用微波反应法制备的。3.根据权利要求1所述的一种水处理用高强度聚乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯复合膜的厚度为150～300μm。4.一种水处理用高强度聚乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：溶剂的准备：将PVA溶液和细菌纤维素溶液混合，得到溶液A，备用；将硫酸溶液和酒石酸溶液混合，得到溶液B，备用；将三乙胺溶液、对苯二酚溶液和十二烷基硫酸钠水溶液混合，得到溶液C，备用；将丙烯酰氯溶于甲苯，得到溶液D，备用；将L
‑
半胱氨酸和过硫酸钾溶于缓冲溶液，得到溶液E，备用；步骤2：聚乙烯复合膜的制备：将微孔聚乙烯膜在乙醇溶液中浸润，转移至错流膜过滤机中，使用溶液A循环过滤8～12分钟；取出转移至溶液B中，酸性催化剂调节溶液pH＝3，置于微波反应器中，设置功率为500W反应2分钟，过滤洗涤干燥，得到复合膜A；将其转移至溶液C中，滴加溶液D，滴加结束后设置温度为50℃反应；取出转移至溶液E中，在振动下设置温度为60℃反应，洗涤过滤，得到聚乙烯复合膜。5.根据权利要求4所述的一种水处理用高强度聚乙烯复合膜的制备方法，其特征在于：步骤1具体过程为：将PVA溶液和细菌纤维素溶液按体积比为2:1混合，设置90～95℃搅拌1～1.5小时，得到溶液A，备用；将硫酸溶液和酒石酸溶液等体...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁星星，刘涛涛，沈亚定，盛夏，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：