一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法技术

一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法，本发明专利技术属于膜材料改性领域。本发明专利技术为解决现有超滤膜对乳化油截留率低以及膜表面对乳化油污染物排斥作用小的技术问题。改性方法包括：一、制备单宁酸溶液和醋酸锰溶液，混合获得金属多酚网络改性溶液，浸润聚醚砜超滤膜；二、配制醋酸锰生长溶液，浸泡处理，随后进行水热反应；三、在高锰酸钾溶液中浸泡。本发明专利技术改性后有机无机复合膜的乳化油截留性能、抗污染性能及长期运行稳定性能显著增强，提升了有机超滤膜在含油废水应用中的处理效果，延长其使用寿命。本发明专利技术制备的超滤膜应用于含油废水处理领域。用于含油废水处理领域。用于含油废水处理领域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法


[0001]本专利技术属于膜材料改性领域，具体涉及一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法。

技术介绍

[0002]随着工业的快速发展，对油类的需求量越来越大，每年全世界范围内都会产生大量的含油污水，但由于处理技术的不完善和管理不到位等原因使得大量油类进入水体，对环境和人类健康造成极大的威胁。与传统处理含油废水技术相比，超滤膜处理技术具有不需加入其它试剂、浓缩产物易于回收或处理、分离性能优越、设备费用和运转费用低等优点，具有较大的实际应用前景。但是常见的有机超滤膜材料有水通量低和易污染的缺点，这些难以避免的情况限制了超滤膜在含油废水处理行业中的实际应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决现有超滤膜对乳化油截留率低以及膜表面对乳化油污染物排斥作用小的技术问题，而提供一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法。
[0004]一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法，该方法具体按以下步骤进行：
[0005]步骤一、配制单宁酸溶液和醋酸锰溶液，搅拌混合均匀，加入氢氧化钠溶液调节pH，得到金属多酚网络改性溶液，用金属多酚网络改性溶液对待改性的聚醚砜超滤膜的活性层一侧进行浸润，浸润过程中伴随震荡，得到金属多酚网络改性膜；
[0006]步骤二、配制醋酸锰生长溶液，将步骤一得到的金属多酚网络改性膜浸泡在醋酸锰生长溶液中，随后进行水热反应，得到表面生长有不定形二氧化锰改性膜；
>[0007]步骤三、配制高锰酸钾溶液，将步骤二得到的表面生长有不定形二氧化锰改性膜浸泡在高锰酸钾溶液中，震荡接触反应，得到表面生长有δ
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二氧化锰改性膜，完成改性。
[0008]其中待改性的聚醚砜超滤膜两侧是不对称结构，从膜断面结构来看，膜正面是致密的结构，往下的膜底部是疏松的指状孔结构，活性层一侧指的是致密的结构部分，主要起截留作用的部分。过滤过程中，膜正面与污染物接触，污染物在膜正面的堆积造成膜污染。膜改性的目的就是在膜正面生成一层亲水改性层，有效减缓膜污染。
[0009]进一步限定，步骤一中所述的金属多酚网络改性膜、步骤二中所述的表面生长有不定形二氧化锰改性膜、步骤三中所述的表面生长有δ
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二氧化锰改性膜均需储存于纯水中备用，温度4℃。
[0010]本专利技术的有益效果是：
[0011]1)本专利技术借鉴生物矿化思想，利用金属多酚网络改性层实现膜表面原位生长金属氧化物，其中单宁酸
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锰离子金属多酚网络改性层一方面依靠单宁酸自身的黏附力与膜表
面紧密结合，一方面依靠单宁酸与金属离子的络合能力实现膜表面原位沉积金属离子，为后续生长金属氧化物提供稳定的生长位点，大大提高改性膜的长期运行稳定性。
[0012]2)本专利技术实现膜表面原位生长δ
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二氧化锰，该物质具有典型的二维层状结构，且可通过调控生成三维纳米花的微米结构，具有减少过水阻力和提升膜表面粗糙度的潜能，而且δ
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二氧化锰具有一定的臭氧催化氧化能力，利用该物质作为超滤膜表面改性物质，能够极大程度地提高了超滤膜的亲水性。
[0013]3)本专利技术方法在维持较高水平渗透性能的同时，对截留性能有一定程度地提高，并且极大地提升了超滤膜的抗油污染性能，减缓运行过程中膜的污染程度，降低清洗频率，减少能耗，延长使用寿命。
[0014]4)本专利技术实现膜表面原位生长δ
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二氧化锰，反应条件温和，且二氧化锰生长程度更为可控，易于操作，展示了极好的大规模生产应用前景。
[0015]5)本专利技术创新性地利用金属多酚网络改性层，原位生长二氧化锰，优化超滤膜表面微形貌、缩小膜孔孔径尺寸、提升亲水性，实现超滤膜截留性能与抗污染性能的同时提升。
[0016]6)本专利技术能够显著提升超滤膜对于不同乳化油的去除率，在含油废水处理领域展现了广泛的应用前景。
[0017]本专利技术方法应用于含油废水处理领域。
附图说明
[0018]图1为实施例一中PES、TA/Mn
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PES、MnO@TA
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PES和δ
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MnO2@TA
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PES的扫描电镜照片及原子力显微镜照片；
[0019]图2为实施例一获得的表面生长有δ
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二氧化锰改性膜δ
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MnO2@TA
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PES的X射线衍射图；
[0020]图3为对比实验PES超滤膜和实施例一中TA/Mn
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PES、MnO@TA
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PES和δ
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MnO2@TA
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PES的纯水接触角；
[0021]图4为实施例一制备的表面生长有δ
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二氧化锰改性膜δ
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MnO2@TA
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PES的不同油的水下油滴接触角；
[0022]图5为对比实验PES超滤膜和实施例一中TA/Mn
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PES、MnO@TA
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PES和δ
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MnO2@TA
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PES的孔径分布图；
[0023]图6为对比实验PES超滤膜和实施例一中TA/Mn
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PES、MnO@TA
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PES和δ
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MnO2@TA
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PES的纯水通量柱状图；
[0024]图7为对比实验PES超滤膜和实施例一中TA/Mn
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PES、MnO@TA
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PES和δ
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MnO2@TA
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PES的分别对石油醚、正十六烷、环己烷、大豆油、1,2
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二氯乙烷和正己烷乳化油溶液的截留率柱状图；
[0025]图8为对比实验PES超滤膜和实施例一得到的表面生长有δ
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二氧化锰改性膜δ
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MnO2@TA
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PES的三周期污染曲线，。
具体实施方式
[0026]具体实施方式一：本实施方式一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧
化锰改性方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：
[0027]步骤一、配制单宁酸溶液和醋酸锰溶液，搅拌混合均匀，加入氢氧化钠溶液调节pH，得到金属多酚网络改性溶液，用金属多酚网络改性溶液对待改性的聚醚砜超滤膜的活性层一侧进行浸润，浸润过程中伴随震荡，得到金属多酚网络改性膜；
[0028]步骤二、配制醋酸锰生长溶液，将步骤一得到的金属多酚网络改性膜浸泡在醋酸锰生长溶液中，随后进行水热反应，得到表面生长有不定形二氧化锰改性膜；
[0029]步骤三、配制高锰酸钾溶液，将步骤二得到的表面生长有不定形二氧化锰改性膜浸泡在高锰酸钾溶液中，震荡接触反应，得到表面生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：步骤一、配制单宁酸溶液和醋酸锰溶液，搅拌混合均匀，加入氢氧化钠溶液调节pH，得到金属多酚网络改性溶液，用金属多酚网络改性溶液对待改性的聚醚砜超滤膜的活性层一侧进行浸润，浸润过程中伴随震荡，得到金属多酚网络改性膜；步骤二、配制醋酸锰生长溶液，将步骤一得到的金属多酚网络改性膜浸泡在醋酸锰生长溶液中，随后进行水热反应，得到表面生长有不定形二氧化锰改性膜；步骤三、配制高锰酸钾溶液，将步骤二得到的表面生长有不定形二氧化锰改性膜浸泡在高锰酸钾溶液中，震荡接触反应，得到表面生长有δ
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二氧化锰改性膜，完成改性。2.根据权利要求1所述的一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法，其特征在于步骤一所述的金属多酚网络改性溶液是按如下步骤完成的：步骤1、将0.06g～0.18g单宁酸溶解于30mL～90mL的纯水中，0.06g～0.18g醋酸锰溶解于30mL～90mL的纯水中，在空气环境下超声溶解，获得单宁酸溶液和醋酸锰溶液；步骤2、将步骤1获得的单宁酸溶液和醋酸锰溶液混合，然后采用氢氧化钠溶液调节pH，控制转速为200～300r/min混匀，得到金属多酚网络改性溶液。3.根据权利要求1所述的一种基于金属多酚网络的超滤膜表面原位生长二氧化锰改性方法，其特征在于步骤一中单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨咏，梁恒，刘路明，丁俊文，李沛洁，张盟，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学广东粤海水务投资有限公司粤海水资源工程研究中心广东有限公司，
类型：发明
国别省市：