一种改性醋酸纤维素超滤膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种改性醋酸纤维素超滤膜的制备方法，以聚乙二醇单甲醚改性的纳米二氧化硅为添加剂，制备得到一种新型醋酸纤维素超滤膜，制备方法如下：将醋酸纤维素加入到N,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌至醋酸纤维素完全溶解，得到醋酸纤维素的均相溶液，然后加入聚乙二醇单甲醚接枝改性的纳米二氧化硅，继续超声搅拌，静置脱泡得到铸膜液；将铸膜液倒在洁净玻璃板上，用刮刀刮出初生态膜，在空气中放置10~15秒后浸渍到25

说明书

技术领域

本发明涉及一种含油污水处理用膜材料及其制备方法，尤其涉及一种改性醋酸纤维素超滤膜的制备方法。

背景技术

超滤是用于液体混合物分离的新型膜技术，它是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子物质透过膜，大分子物质被截留，使原溶液中大分子浓度逐渐提高，从而实现大、小分子分离、浓缩、净化的目的。超滤的过程在常温下进行，不发生相变，不需要加热和添加化学试剂，能耗低，无污染，装置简单且易于控制和维护，是一种节能环保的分离技术。

醋酸纤维素是目前广泛应用的膜材料之一，具有成本低廉、选择性高、制膜工艺简单、成膜性能良好等优点，常用于超滤、微滤以及反渗透等领域。

利用聚乙二醇单甲醚改性的纳米二氧化硅是一种新型的化合物，兼具聚乙二醇单甲醚以及纳米二氧化硅的双重优点。将它作为醋酸纤维素膜的添加剂，可以有效改善膜的亲水性以及机械强度，进一步提高超滤膜的综合应用性能。

含油污水是环境的严重污染源，水体中的油在表面活性剂的作用下会乳化成稳定的乳化油，油滴之间相互粘结，处理困难。传统的处理方法有絮凝法、重力分离法或者刮渣法，但这些方法要么添加过多的化学试剂造成二次污染，要么能耗过高、费用昂贵。而超滤作为一种新型高效的膜分离技术，在分离的过程中不需要添加化学试剂，而且操作简单，油的回收相对容易，在乳化油污水处理中越来越受到重视。

发明内容

技术问题：本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种具有机械强度高、韧性好、抗污染性强、易于清洗、纯水通量大、对油滴的截留率高、可用于乳化油废水分离的超滤膜的制备方法。

技术方案：本发明所述的改性醋酸纤维素超滤膜的制备方法，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

（1）将醋酸纤维素加入到N,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌1 ~ 2 h至醋酸纤维素完全溶解，得到醋酸纤维素均相溶液；

（2）将聚乙二醇单甲醚接枝改性的纳米二氧化硅加入到上述醋酸纤维素均相溶液中，常温下搅拌2 ~ 4 h后，继续超声搅拌1 ~ 2 h，静置脱泡得到铸膜液；

（3）将铸膜液倒在洁净玻璃板上，用刮刀刮出厚度为200 μm初生态膜；

（4）将刮出的初生态膜在空气中放置10 ~ 15秒后浸渍到25 ^oC的去离子水中，浸渍6 h后，得到改性的醋酸纤维素超滤膜。

所述醋酸纤维素的结合醋酸量为30 ~ 60 wt%。

所述醋酸纤维素均相溶液的浓度为12 wt%。

所述醋酸纤维素的质量为聚乙二醇单甲醚接枝改性的纳米二氧化硅的25 ~ 100倍；

有益效果：本发明超滤膜的制备过程简单，条件温和；以聚乙二醇单甲醚接枝改性的纳米二氧化硅作为添加剂，使超滤膜的孔径变小且分布更均匀，同时提高了超滤膜的机械强度、纯水通量和对油滴的截留率，可用于乳化油废水分离，并且改善了膜的抗污染性，使膜易于清洗。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求保护的范围为准。

实施例1：

称取4.8 g 结合醋酸为54.5 ~ 56 wt%的醋酸纤维素和35.2 g N,N-二甲基甲酰胺放入三口烧瓶中，常温下，搅拌溶解1 h；称取0.048 g 聚乙二醇单甲醚-g-纳米二氧化硅，常温下继续搅拌2 h至透明清澈的均相铸膜液；超声分散1 ~ 2 h，静置脱除铸膜液中的气泡；取干净的普通玻璃板、刮膜机，平放于桌面上，用无水乙醇擦洗之后，将铸膜液流延于玻璃板一端上，匀速平拉刮膜机至玻璃板另一端，在玻璃板上刮出约200 μm的初生态膜；初生态膜刮成后，在空气中放置10 ~ 15秒后浸入25 ^oC的去离子水中，每5 h换一次水；得到改性的醋酸纤维素超滤膜（膜1）。

实施例2：

称取4.8g 结合醋酸为54.5 ~ 56 wt%的醋酸纤维素和35.2 g N,N-二甲基甲酰胺放入三口烧瓶中；常温下，搅拌溶解1 h；称取0.096 g聚乙二醇单甲醚-g-纳米二氧化硅，常温下继续搅拌2 h至透明清澈的均相铸膜液；超声分散1 ~ 2 h，静置脱除铸膜液中的气泡；取干净的普通玻璃板、刮膜机，平放于桌面上，用无水乙醇擦洗之后，将铸膜液流延于玻璃板一端上，匀速平拉刮膜机至玻璃板另一端，在玻璃板上刮出约200 μm的初生态膜；初生态膜刮成后，在空气中放置10 ~ 15秒后浸入25 ^oC的去离子水中，每5 h换一次水；得到改性的醋酸纤维素超滤膜（膜2）。

实施例3：

称取4.8g 结合醋酸为54.5 ~ 56 wt%的醋酸纤维素和35.2g N,N-二甲基甲酰胺放入三口烧瓶中；常温下，搅拌溶解1h；称取0.144g 聚乙二醇单甲醚-g-纳米二氧化硅，常温下继续搅拌2h至透明清澈的均相铸膜液；超声分散1 ~ 2 h，静置脱除铸膜液中的气泡；取干净的普通玻璃板、刮膜机，平放于桌面上，用无水乙醇擦洗之后，将铸膜液流延于玻璃板一端上，匀速平拉刮膜机至玻璃板另一端，在玻璃板上刮出约200 μm的初生态膜；初生态膜刮成后，在空气中放置10 ~ 15秒后浸入25 ^oC的去离子水中，每5 h换一次水；得到改性的醋酸纤维素超滤膜（膜3）。

实施例4：

称取4.8g 结合醋酸为54.5 ~ 56 wt%的醋酸纤维素以及35.2 g N,N-二甲基甲酰胺放入三口烧瓶中；常温下，搅拌溶解1 h；称取0.192 g 聚乙二醇单甲醚-g-纳米二氧化硅，常温下继续搅拌2 h至透明清澈的均相铸膜液；超声分散1 ~ 2 h，静置脱除铸膜液中的气泡；取干净的普通玻璃板、刮膜机，平放于桌面上，用无水乙醇擦洗之后，将铸膜液流延于玻璃板一端上，匀速平拉刮膜机至玻璃板另一端，在玻璃板上刮出约200 μm的初生态膜；初生态膜刮成后，在空气中放置10 ~ 15秒后浸入25 ^oC的去离子水中，每5 h换一次水；得到改性的醋酸纤维素超滤膜（膜4）。

为了证明本发明制备方法的优越性，发明人做了如下的对比试验：

对比试验1

称取4.8g 结合醋酸为54.5 ~ 56 wt%的醋酸纤维素以及35.2 g N,N-二甲基甲酰胺放入三口烧瓶中；常温下，搅拌溶解1 h；静置脱除铸膜液中的气泡；取干净的普通玻璃板、刮膜机，平放于桌面上，用无水乙醇擦洗之后，将铸膜液流延于玻璃板一端上，匀速平拉刮膜机至玻璃板另一端，在玻璃板上刮出约200 μm的初生态膜；初生态膜刮成后，在空气中放置10 ~ 15秒后浸入25 ^oC的去离子水中，每5 h换一次水；得到醋酸纤维素超滤膜（膜5）。

表1为膜1，膜2，膜3，膜4以及对比试验1所制得的膜5对乳化油的截留率以及纯水通量数据。

表1