一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜及其制备方法

本发明涉及膜分离与水处理领域，更具体地，涉及一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、表面活性剂作为洗涤剂、乳化剂、分散剂等几乎被应用到各行各业，全球的表面活性剂年消耗量已超过千万吨，大量的表面活性剂被排放到水体环境中。表面活性剂已成为化妆品、食品、制药、石油、天然气等行业废水中最常见的污染物之一。

2、膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，其分离性能不受溶液渗透压的限制，在高盐废水处理、污废水“零排放”等领域具有广阔的应用前景。膜蒸馏技术通常以疏水微孔膜(如：聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等)为分离介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，原料液中的挥发性组分以蒸气的形式透过膜孔，到达渗透侧冷凝，而原料液中的其他非挥发性组分(如nacl等无机盐)则被拦截在原料液中，从而实现分离或提纯的目的。当采用膜蒸馏过程处理上述含有表面活性剂的废水溶液时，常规的疏水微孔膜在长时间运行时极易发生膜润湿现象，最终造成膜性能大幅降低，甚至膜蒸馏过程失效。膜润湿是膜蒸馏过程在处理含有表面活性剂的废水溶液时面临的一大关键挑战。

3、为了解决表面活性剂造成的膜润湿问题，保证膜蒸馏过程的顺利运行，研究人员研发了一种全疏膜来提高膜的抗润湿性能。制备全疏膜通常是在常规的疏水微孔膜表面上沉积纳米粒子(如：sio2，zno，tio2，nps等)构建微纳米结构并通过表面的氟化改性进一步降低表面能。运用这种策略制备的全疏膜通常会牺牲基膜的部分孔隙，降低膜通量，此外，全疏膜的制备工艺复杂、步骤多、耗时长、成本高，不利于大规模工业化制备。

4、除了制备全疏膜以外，在疏水性多孔基膜表面构建一层致密皮层，依靠致密皮层的物理阻隔作用，将溶液中的表面活性剂等物质和疏水性多孔基膜隔离开，从而有效避免表面活性剂分子进入底部的疏水性多孔基膜，理论上也可以提高膜的抗润湿性能。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜及其制备方法，所述制备方法简单、可大规模工业化制备，将制备得到的复合膜用于膜蒸馏过程处理含有盐和表面活性剂的废水溶液时，具有优异的抗润湿性能。

2、本发明所采用的技术方案为：

3、一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜，所述复合膜包括疏水性多孔基膜和位于疏水性多孔基膜表面的聚酰胺致密皮层，其中，所述聚酰胺致密皮层是通过在疏水性多孔基膜表面进行界面聚合反应得到。

4、作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述复合膜的制备方法，包括以下步骤：

5、①疏水性多孔基膜预处理：将疏水性多孔基膜放置在醇水溶液中浸泡，以除去膜表面多余的杂质，然后将其浸泡在去离子水中，以备使用；

6、②界面聚合反应溶液配制：将多元胺化合物溶于去离子水中，搅拌均匀，配制成水相溶液；将多元酰氯化合物溶于有机溶剂中，搅拌均匀，配制成有机相溶液；

7、③复合膜的制备：在步骤①中预处理后的疏水性多孔基膜表面倒入水相溶液，一定时间之后除去表面多余的水相溶液，之后再在其表面倒入有机相溶液，一定时间之后除去表面多余的有机相溶液并在空气中自然晾干一定时间，之后再将其置于特定温度的烘箱中进行热处理一定时间，最终得到底部是疏水性多孔基膜、其表面具有聚酰胺致密皮层结构的复合膜。

8、优选的，步骤①中所述疏水性多孔基膜在空气中的水接触角为90～180°。

9、优选的，步骤①中所述疏水性多孔基膜的孔径为0.01～0.50μm。

10、优选的，步骤②中所述多元胺化合物至少含有两个反应性氨基，包括间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、均苯三胺、乙二胺、丙二胺、己二胺、1,4-环己二胺、1,3-环己二甲胺、哌嗪中的任意一种或多种；所述多元酰氯化合物至少含有两个反应性酰氯基，包括均苯三甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、邻苯二甲酰氯中的任意一种或多种；所述有机溶剂为单体含4～12个碳原子的脂肪烃、环脂烃、芳香烃中的可以溶解酰氯单体但不溶解聚酰胺的有机溶剂，包括正己烷、环己烷、正庚烷、二甲苯、isopar-g。

11、优选的，步骤②中所述水相溶液中多元胺化合物的质量分数为1.0％～5.0％；所述有机相溶液中多元酰氯化合物的质量分数为0.05％～1.0％。

12、优选的，步骤③中所述水相溶液在疏水性多孔基膜表面的停留时间为1～10min；有机相溶液在疏水性多孔基膜表面的停留时间为1～5min；在空气中自然晾干时间为1～5min；烘箱温度为40～80℃；热处理时间为1～15min。

13、本发明所述的处理含盐和表面活性剂废水的复合膜的制备方法简单，适用于大规模工业化制备。

14、本发明所述的处理含盐和表面活性剂废水的复合膜抗润湿性能优异，在处理含有表面活性剂的废水溶液时，能够长时间保持膜孔干燥不润湿，性能长期稳定运行。

15、与现有技术相比，本发明的优点在于：

16、(1)本发明提供的处理含盐和表面活性剂废水的复合膜的制备方法具有操作简单、易于放大且无需对疏水性多孔基膜进行亲水改性处理的优势，克服了现有方法存在的制备工艺复杂、制备周期长且需要专用昂贵设备等方面的不足；

17、(2)本发明所述处理含盐和表面活性剂废水的复合膜在膜蒸馏过程处理含有表面活性剂的废水溶液时，表现出优异的抗润湿性能，在水回收率达到80％以上时，渗透侧电导率仍可保持在10.0μs/cm以下。

技术特征：

1.一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜，其特征在于，所述复合膜包括疏水性多孔基膜和位于疏水性多孔基膜表面的聚酰胺致密皮层，其中，所述聚酰胺致密皮层是通过在疏水性多孔基膜表面进行界面聚合反应得到。

2.一种如权利要求1所述的复合膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的复合膜的制备方法，其特征在于，步骤①中所述疏水性多孔基膜在空气中的水接触角为90～180°。

4.根据权利要求2所述的复合膜的制备方法，其特征在于，步骤①中所述疏水性多孔基膜的孔径为0.01～0.50μm。

5.根据权利要求2所述的复合膜的制备方法，其特征在于，步骤②中所述多元胺化合物至少含有两个反应性氨基，包括间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、均苯三胺、乙二胺、丙二胺、己二胺、1,4-环己二胺、1,3-环己二甲胺、哌嗪中的任意一种或多种；

6.根据权利要求2所述的复合膜的制备方法，其特征在于，步骤②中所述水相溶液中多元胺化合物的质量分数为1.0％～5.0％；所述有机相溶液中多元酰氯化合物的质量分数为0.05％～1.0％。

7.根据权利要求2所述的复合膜的制备方法，其特征在于，步骤③中所述水相溶液在疏水性多孔基膜表面的停留时间为1～10min；有机相溶液在疏水性多孔基膜表面的停留时间为1～5min；在空气中自然晾干时间为1～5min；烘箱温度为40～80℃；热处理时间为1～15min。

8.一种如权利要求2-7任一项所述的复合膜的制备方法制备的复合膜在膜蒸馏过程处理含有盐和表面活性剂的废水溶液的应用。

技术总结本发明提供了一种处理含盐和表面活性剂废水的复合膜及其制备方法，所述制备方法为：首先将疏水性多孔基膜放置在醇水溶液中浸泡，然后将其放置在去离子水中浸泡，最后通过在疏水性多孔基膜表面进行界面聚合反应，最终得到底部是疏水性多孔基膜、其表面具有聚酰胺致密皮层结构的复合膜。所述制备方法无需对疏水性多孔基膜进行亲水改性，通过一步界面聚合方法即可在疏水性多孔基膜表面形成一层致密的聚酰胺皮层结构，具有操作方法简单、可大规模工业化制备的优势。将制备得到的复合膜用于膜蒸馏过程处理含有盐和表面活性剂的废水溶液时，表现出优异的抗润湿性能，在水回收率达到80％以上时，渗透侧电导率仍可保持在10.0μS/cm以下。技术研发人员：赵丽华,王中阳,牛青山受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2