一种用于水处理的均孔膜

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体为一种用于水处理的均孔膜。

背景技术

近年来，膜分离技术凭借其节能、高效、环保的优势，在物质分离纯化领域得到了迅速的发展，其中，纳滤作为一种新型的压力驱动膜分离过程，已成为膜分离技术研究的热点，纳滤膜的孔径和截留分子量处于反渗透膜和超滤膜之间，对物质的分离主要是靠孔径筛分作用和静电排斥作用实现的，一般纳滤膜对多价盐离子和分子量大于200的有机物具有较高的截留率，而对单价盐离子和低分子量有机物的截留率很低，因而可实现对物质的选择性分离，由于纳滤膜具有这种独特的分离效果，已被广泛用于水软化、废水处理、生物制药、石油化工等领域里物质的分离与提纯，并且，为进一步提高膜分离过程的精度，同步提升选择性和渗透性，分离膜孔径均一化是必然途径，均孔膜因此应运而生，均孔膜是孔径均一、孔道形状一致且垂直贯穿整个分离层的膜。

但是现有的热致相分离法所选用的材料主要为聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等疏水性材料，其制成的膜在使用中容易造成吸附污染，并且成膜的孔径不均匀且不便于调节大小。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于水处理的均孔膜，解决了现有纳滤膜容易吸附污染并且膜孔不均匀的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于水处理的均孔膜，包括以下重量份的原料：乙烯乙烯醇共聚物30份、亲水有机化纳米材料20份、氢氧化钠水溶液10份、硅胶弹性固化物10份、硅橡胶14份、稀释剂5份、添加剂2份、苯酚10份、甲醛溶液20份、交联剂1份、催化剂2份、二甲基甲酰胺20份、乙醇10份。

优选的，一种用于水处理的均孔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、预聚体的制备：

(1)按重量份称取原料，将氢氧化钠水溶液加入熔融苯酚中并搅拌均匀，加入甲醛溶液并将溶液在60-90℃下反应0.5h-2h，用盐酸溶液调节溶液为中性，得到酚醛树脂预聚体；

(2)将乙烯乙烯醇共聚物、亲水有机化纳米材料、硅胶弹性固化物、硅橡胶、稀释剂、添加剂混合，超声分散，其中超声分散的功率为50w～1000w，超声分散时间为0.1h～10h，温度为150℃～210℃，然后温度降至90-120℃，得到混合预聚体；

S2、复合过程

将所述混合预聚体与所述酚醛树脂预聚体混合搅拌2h～5h，然后再静置脱泡2h～4h，转移至培养皿，溶剂完全挥发后，加热固化1-4h，得到复合物膜，将复合物膜置于含一定浓度交联剂及相应催化剂的二甲基甲酰胺中，70-100℃温度下加热处理1-8h，浸入乙醇中1-3小时，取出，放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；

S3、成孔过程

将压印膜层与微针模板在熔融温度下进行热压，热压20min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热压处理，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜。

优选的，所述交联剂为1，4-对二氯苄、1，4-二溴丁烷、1，4-对苯二酰氯中的一种。

优选的，所述催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水四氯化锡中的一种。

优选的，所述苯酚：氢氧化钠：甲醛的摩尔比为10:1:20。

(三)有益效果

本发明提供了一种用于水处理的均孔膜。具备以下有益效果：

本发明通过由亲水有机化纳米材料、乙烯乙烯醇共聚物、硅胶弹性固化物、硅橡胶、有机溶剂制成纳米材料的聚合物膜，因为亲水有机化纳米材料具有致孔剂、亲水化改性剂的作用，而且具有自分散性的特点，给予聚合物复合膜高通量、低污染的独特优势，制备纳滤膜利于减少水体中蛋白质、碳水化合物、天然有机物、多聚糖类有机物对复合膜表面的污染，可获得具有均匀孔尺寸结构膜，膜的孔形状、孔径可以调节，具有强度高、孔径分布均匀和孔隙率高等特点，可用于分离水溶液中二价离子和一价离子，可以用水化工分离等，解决了现有纳滤膜容易吸附污染并且膜孔不均匀的问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例提供一种用于水处理的均孔膜，包括以下重量份的原料：乙烯乙烯醇共聚物30-70份、亲水有机化纳米材料20-60份、氢氧化钠水溶液10-20份、硅胶弹性固化物10-20份、硅橡胶14-25份、稀释剂5-10份、添加剂2-5份、苯酚10-20份、甲醛溶液20-30份、交联剂1-14份、催化剂2-10份、二甲基甲酰胺20-30份、乙醇10-18份。

由亲水有机化纳米材料、乙烯乙烯醇共聚物、硅胶弹性固化物、硅橡胶、有机溶剂制成纳米材料的聚合物膜，因为亲水有机化纳米材料具有致孔剂、亲水化改性剂的作用，而且具有自分散性的特点，给予聚合物复合膜高通量、低污染的独特优势，制备纳滤膜利于减少水体中蛋白质、碳水化合物、天然有机物、多聚糖类有机物对复合膜表面的污染，可用于分离水溶液中二价离子和一价离子，可以用水化工分离等，用于水处理与化工分离等领域。

一种用于水处理的均孔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、预聚体的制备：

(1)按重量份称取原料，将氢氧化钠水溶液加入熔融苯酚中并搅拌均匀，加入甲醛溶液并将溶液在60-90℃下反应0.5h-2h，用盐酸溶液调节溶液为中性，得到酚醛树脂预聚体；

(2)将乙烯乙烯醇共聚物、亲水有机化纳米材料、硅胶弹性固化物、硅橡胶、稀释剂、添加剂混合，超声分散，其中超声分散的功率为50w～1000w，超声分散时间为0.1h～10h，温度为150℃～210℃，然后温度降至90-120℃，得到混合预聚体；

S2、复合过程

将混合预聚体与酚醛树脂预聚体混合搅拌2h～5h，然后再静置脱泡2h～4h，转移至培养皿，溶剂完全挥发后，加热固化1-4h，得到复合物膜，将复合物膜置于含一定浓度交联剂及相应催化剂的二甲基甲酰胺中，70-100℃温度下加热处理1-8h，浸入乙醇中1-3小时，取出，放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；

S3、成孔过程

将压印膜层与微针模板在熔融温度下进行热压，热压20min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热压处理，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜。

其中，交联剂为1，4-对二氯苄、1，4-二溴丁烷、1，4-对苯二酰氯中的一种，催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水四氯化锡中的一种，苯酚：氢氧化钠：甲醛的摩尔比为10:1:20。

材料的荷电性、亲疏水性可通过调整共聚物单体的组成及配比较容易的实现，通过微针模板可获得具有均匀孔尺寸结构膜，膜的孔形状、孔径可以调节，具有强度高、孔径分布均匀和孔隙率高等特点。

实施例二：

本发明实施例提供一种用于水处理的均孔膜，包括以下重量份的原料：乙烯乙烯醇共聚物70份、亲水有机化纳米材料60份、氢氧化钠水溶液20份、硅胶弹性固化物20份、硅橡胶25份、稀释剂10份、添加剂5份、苯酚20份、甲醛溶液30份、交联剂14份、催化剂10份、二甲基甲酰胺30份、乙醇18份。

由亲水有机化纳米材料、乙烯乙烯醇共聚物、硅胶弹性固化物、硅橡胶、有机溶剂制成纳米材料的聚合物膜，因为亲水有机化纳米材料具有致孔剂、亲水化改性剂的作用，而且具有自分散性的特点，给予聚合物复合膜高通量、低污染的独特优势，制备纳滤膜利于减少水体中蛋白质、碳水化合物、天然有机物、多聚糖类有机物对复合膜表面的污染，用于水处理与化工分离领域。

一种用于水处理的均孔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、预聚体的制备：

(1)按重量份称取原料，将氢氧化钠水溶液加入熔融苯酚中并搅拌均匀，加入甲醛溶液并将溶液在60-90℃下反应0.5h-2h，用盐酸溶液调节溶液为中性，得到酚醛树脂预聚体；

(2)将乙烯乙烯醇共聚物、亲水有机化纳米材料、硅胶弹性固化物、硅橡胶、稀释剂、添加剂混合，超声分散，其中超声分散的功率为50w～1000w，超声分散时间为0.1h～10h，温度为150℃～210℃，然后温度降至90-120℃，得到混合预聚体；

S2、复合过程

将混合预聚体与酚醛树脂预聚体混合搅拌2h～5h，然后再静置脱泡2h～4h，转移至培养皿，溶剂完全挥发后，加热固化1-4h，得到复合物膜，将复合物膜置于含一定浓度交联剂及相应催化剂的二甲基甲酰胺中，70-100℃温度下加热处理1-8h，浸入乙醇中1-3小时，取出，放置在聚二甲基硅氧烷层上得到压印膜层；

S3、成孔过程

将压印膜层与微针模板在熔融温度下进行热压，热压20min后，获得孔径均匀的多孔膜，将该多孔膜冷却到室温后，再经熔融温度下不同时间热压处理，即可得到均匀可调孔尺寸结构的多孔膜。

其中，交联剂为1，4-对二氯苄、1，4-二溴丁烷、1，4-对苯二酰氯中的一种，催化剂为无水三氯化铁、无水三氯化铝、无水四氯化锡中的一种，苯酚：氢氧化钠：甲醛的摩尔比为10:1:20。

材料的荷电性、亲疏水性可通过调整共聚物单体的组成及配比较容易的实现，通过微针模板可获得具有均匀孔尺寸结构膜，膜的孔形状、孔径可以调节，具有强度高、孔径分布均匀和孔隙率高等特点。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。