一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法及制備得到的聚酰胺納濾膜技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法及其制備得到的聚酰胺納濾膜，所述方法將報廢膜表面疏松泥餅層水力清洗之后，以污染、疏水的報廢低壓膜表面作為反應(yīng)平臺，在哌嗪和均苯三甲酰氯反應(yīng)體系中引入表面活性劑，調(diào)控界面潤濕性，降低界面聚合過程中水相和有機相之間的界面張力，通過縮聚反應(yīng)形成聚酰胺活性層，得到高選擇性的聚酰胺納濾膜。本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法避免了報廢膜填埋所造成的環(huán)境負擔(dān)，制備過程操作簡單、成本低，有效打通了低壓膜與高壓膜之間的綠色循環(huán)利用鏈，促進了資源循環(huán)利用。促進了資源循環(huán)利用。促進了資源循環(huán)利用。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法及制備得到的聚酰胺納濾膜


[0001]本專利技術(shù)屬于膜分離
，具體涉及基于一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法及制備得到的聚酰胺納濾膜。

技術(shù)介紹

[0002]聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)等低壓膜機械強度高，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，被廣泛應(yīng)用于水處理和污水處理領(lǐng)域，例如膜生物反應(yīng)器(MBR)。盡管膜分離工藝在占地面積、單體效率上優(yōu)于大多數(shù)水處理工藝，但商用有機合成膜的可持續(xù)性較差。在長期的污染
?
清洗周期中，由于部分污染無法通過物理和化學(xué)清洗恢復(fù)，膜的水滲透率不可避免地降低，在無法滿足產(chǎn)水需求時，膜即達到壽命終點(通常為5～8年)。通常情況下，達到壽命終點的報廢膜被直接作為固體廢棄物進行填埋。據(jù)統(tǒng)計，2020年，全球膜組件市場達200億美元，相應(yīng)的每年產(chǎn)生相應(yīng)超過30,000噸的聚合物廢棄膜，對環(huán)境產(chǎn)生極大負擔(dān)，同時造成資源浪費。
[0003]從資源的可持續(xù)利用角度，膜材料的再生循環(huán)利用是未來膜技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。目前，僅有將高壓膜(反滲透、納濾膜)降級制備低壓膜(超濾、微濾膜)的相關(guān)研究，利用低壓膜升級制備高壓膜的技術(shù)較少。在膜長期使用過程中，周期性的化學(xué)清洗使報廢膜表面十分疏水，對胺單體的吸收效率低，難以通過界面聚合形成高選擇性的聚酰胺活性層，阻礙報廢膜再生升級為高壓膜。因此，從界面潤濕角度考慮，我們提出直接以報廢膜表面污染層為反應(yīng)平臺，同時借助表面活性劑優(yōu)化界面聚合過程。首先通過水力清洗去除報廢微濾膜表面弱結(jié)合的污染物，從而為界面聚合提供相對穩(wěn)定平整的反應(yīng)平臺；之后在水相單體溶液中添加表面活性劑，改變報廢膜表面潤濕特性，從而使報廢膜表面能通過界面聚合形成連續(xù)致密的聚酰胺層，得到高選擇性的納濾膜。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術(shù)針對上述問題，提供一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法，將報廢膜表面的污染層作為反應(yīng)平臺，在哌嗪和均苯三甲酰氯反應(yīng)體系中引入表面活性劑，調(diào)控界面潤濕性，降低界面聚合過程中水相和有機相之間的界面張力，形成聚酰胺活性層，得到高選擇性的聚酰胺納濾膜。
[0005]本專利技術(shù)提供的方法操作簡單，能有效延長報廢膜使用周期，實現(xiàn)膜材料的綠色循環(huán)；同時能顯著降低報廢膜對環(huán)境的影響，延長膜產(chǎn)品使用壽命，降低報廢微濾膜處理處置成本。
[0006]本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法，包括以下步驟：
[0007]1)將報廢低壓膜首先進行10min～30min的水力清洗，去除其表面附著的大塊泥餅層；
[0008]2)于所述步驟1)得到的清洗后的報廢低壓膜的多孔側(cè)，采用界面聚合法制備活性層，其制備條件為：將表面活性劑和亞胺單體溶于水中，形成溶液A，將清洗后的報廢微濾膜作為支撐層置于所述溶液A中浸潤1min～5min后取出，用橡膠輥去除表面多余液滴；將附著有溶液A的清洗后報廢微濾膜浸入溶液B中，進行界面聚合反應(yīng)30s～90s，最后將膜片于60℃～80℃烘箱中處理1min～10min，得到聚酰胺納濾膜；
[0009]所述亞胺單體為哌嗪，所述亞胺單體在所述溶液A中的質(zhì)量分數(shù)濃度為0.05％～0.5％；所述溶液B為質(zhì)量體積分數(shù)為0.05％～0.5％的均苯三甲酰氯
?
正己烷溶液。
[0010]進一步地，所述溶液A中的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑。
[0011]進一步地，所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)中的一種或兩種。
[0012]進一步地，所述陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。
[0013]進一步地，所述非離子表面活性劑為吐溫80或曲拉通X
?
100中的一種或兩種。
[0014]進一步地，所述溶液A中的表面活性劑濃度為0.25CMC～1.5CMC，CMC指相應(yīng)表面活性劑的臨界膠束濃度。
[0015]進一步地，其中的報廢低壓膜包括PVDF、PES等材質(zhì)。
[0016]進一步地，其中的報廢低壓膜包括微濾、超濾膜。
[0017]本專利技術(shù)還提供上述方法聚酰胺納濾膜，其特征在于，所述聚酰胺納濾膜包括支撐層和活性層；所述支撐層為經(jīng)過水力清洗，去除表面附著的大塊泥餅層后得到的清洗后報廢低壓膜；所述活性層為利用清洗后的報廢低壓膜，浸沒于含表面活性劑的哌嗪和均苯三甲酰氯反應(yīng)體系中，于支撐層的多孔側(cè)界面聚合而成的聚酰胺活性層。
[0018]本專利技術(shù)的有益效果為：
[0019]1、本專利技術(shù)提供的方法提出了一種實際報廢低壓膜的新型處理處置途徑，拓寬了實際報廢膜的應(yīng)用場景，延長了膜的使用壽命，進一步促進資源循環(huán)利用。
[0020]2、表面活性劑能使得疏水的報廢膜表面充分潤濕，在膜表面構(gòu)建連續(xù)的水相反應(yīng)層，使得實際報廢微濾膜能直接作為界面聚合的有效平臺，為升級制備納濾膜提供良好的基膜條件。
[0021]3、通常情況下，微濾膜在長期使用后，表面親水性變差，難以形成連續(xù)的聚酰胺層，本專利技術(shù)提供的方法通過直接在界面聚合過程中引入表面活性劑，調(diào)控了報廢膜的潤濕性，克服了這一問題，是采用表面活性劑輔助界面聚合法在膜再生領(lǐng)域的首次應(yīng)用，解決了報廢膜再生過程中膜界面疏水性的難題。
[0022]4、本專利技術(shù)提供的方法制備聚酰胺納濾膜的操作簡單、易于實施、成本低、環(huán)境友好，為解決污染/報廢低壓膜循環(huán)使用難題提供了有效手段，打通了低壓膜與高壓膜之間的綠色循環(huán)利用鏈。
附圖說明
[0023]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本專利技術(shù)進行更詳細的描述。其中：
[0024]圖1為采用報廢PVDF微濾膜、本專利技術(shù)對比例1和實施例1
?
2制備得到的納濾膜的掃描電子顯微鏡表征圖。
[0025]圖2為本專利技術(shù)測試例1中的測得的對比例1和實施例1
?
2制得的納濾膜對Na2SO4的截留率和對NaCl/Na2SO4的選擇性對比圖。
[0026]具體實施例方式
[0027]下面將結(jié)合本專利技術(shù)實施例中的附圖，對本專利技術(shù)實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術(shù)一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術(shù)中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術(shù)保護的范圍。
[0028]本專利技術(shù)提供一種基于界面潤濕性調(diào)控升級再生報廢PVDF微濾膜制備納濾膜的方法，包括以下步驟：
[0029]1)將報廢PVDF微濾膜首先進行10min～30min的水力清洗，去除其表面附著的大塊泥餅層；
[0030]2)于所述步驟1)得到的清洗后的報廢微濾膜的多孔側(cè)，采用界面聚合法制備活性層，其制備條件為：將表面活性劑和亞胺單體溶于水中，形成溶液A，將清洗后的報廢微濾膜作為支撐層置于所述溶液A中浸潤1min～5min后取出，用橡膠輥去除復(fù)合體表面多余液滴；將附著有溶液本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將報廢低壓膜首先進行10min～30min的水力清洗，去除其表面附著的大塊泥餅層；2)于所述步驟1)得到的清洗后的報廢低壓膜的多孔側(cè)，采用界面聚合法制備活性層，其制備條件為：將表面活性劑和亞胺單體溶于水中，形成溶液A，將清洗后的報廢微濾膜作為支撐層置于所述溶液A中浸潤1min～5min后取出，用橡膠輥去除表面多余液滴；將附著有溶液A的清洗后報廢微濾膜浸入溶液B中，進行界面聚合反應(yīng)30s～90s，最后將膜片于60℃～80℃烘箱中處理1min～10min，得到聚酰胺納濾膜；所述亞胺單體為哌嗪，所述亞胺單體在所述溶液A中的質(zhì)量分數(shù)濃度為0.05％～0.5％；所述溶液B為質(zhì)量體積分數(shù)為0.05％～0.5％的均苯三甲酰氯
?
正己烷溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述溶液A中的表面活性劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面潤濕性調(diào)控的報廢低壓膜循環(huán)利用的方法，其特征在于，所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中的一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王志偉，田晨昕，韓鴻毅，戴若彬，
申請(專利權(quán))人：同濟大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：