一种超亲水油水分离膜及其制备方法和应用

本发明属于膜分离材料，特别涉及一种超亲水油水分离膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着工业的快速发展，石化、食品、纺织、金属和机械行业排放了大量的含油废水，上述含油废水很难用传统的分离方法进行有效分离，造成了严重的污染问题；膜分离技术具有破乳分离效率高、能耗低、操作流程简单、无二次污染、通用性强等优点，在乳化含油废水处理领域显示出广阔的应用前景；然而，传统的膜材料，特别是聚合物膜，在实际使用过程中很容易被油滴污染，导致分离通量下降，进而造成分离效率显著下降。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种超亲水油水分离膜及其制备方法和应用，以解决传统的膜材料在对乳化含油废水处理中，容易被油滴污染，导致分离通量下降，进而造成分离效率显著下降的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种超亲水油水分离膜的制备方法，包括：

4、利用2-羟基乙基甲基丙烯酸酯和2-溴异丁酰溴制备得到甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体；

5、利用所述甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体，通过自由基聚合反应，制备得到带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物；

6、将所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与聚丙烯腈溶解到溶剂中，采用非溶剂诱导相分离法，制备得到pan/p(an-g-biem)共混膜；

7、采用原子转移自由基聚合，将亲水性的聚合物刷接枝到所述pan/p(an-g-biem)共混膜的表面，得到所述超亲水油水分离膜。

8、进一步的，利用2-羟基乙基甲基丙烯酸酯和2-溴异丁酰溴制备得到甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体的过程，具体如下：

9、将二氯甲烷、三乙胺及甲基丙烯酸羟乙酯混合，在冷水浴条件下反应后，加入2-溴异丁酰溴，在氮气保护并于冰水浴条件下反应，获得反应产物；

10、对所述反应产物进行过滤、洗涤，获得滤液；

11、对所述滤液进行洗涤，获得有机相；

12、对所述有机相进行干燥、过滤、减压蒸馏，得到黄色液体，即得到甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体。

13、进一步的，利用所述甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体，通过自由基聚合反应，制备得到带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物的过程，具体如下：

14、将所述甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体、acn、aibn及n,n-二甲基甲酰胺混合，进行自由基聚合，得到自由基聚合反应产物；

15、对所述自由基聚合反应产物进行沉淀、溶解、再沉淀处理，得到带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物。

16、进一步的，将所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与聚丙烯腈溶解导溶剂中，采用非溶剂诱导相分离法，制备得到pan/p(an-g-biem)共混膜的过程，具体如下：

17、将所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物、聚丙烯腈、添加剂及溶剂混合，搅拌至完全溶解后，置于真空烘箱中静置以去除气泡，得到铸膜液；

18、对所述铸膜液进行相转化，获得pan/p(an-g-biem)共混膜。

19、进一步的，所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

20、进一步的，所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与所述聚丙烯腈的质量比为(1-4):(6-9)。

21、进一步的，所述亲水性的聚合物刷采用亲水性的两性离子聚合物刷psbma。

22、进一步的，采用原子转移自由基聚合，将亲水性的聚合物刷接枝到所述pan/p(an-g-biem)共混膜的表面，得到所述超亲水油水分离膜的过程，具体如下：

23、将所述pan/p(an-g-biem)共混膜、甲醇和水的混合溶剂混合、2,2'-联吡啶和甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱混合，搅拌脱气，得到反应混合溶液；

24、在所述反应混合溶液中，加入溴化亚铜，在氮气气氛下进行原子转移自由基聚合，得到atrp聚合改性膜；

25、对所述atrp聚合改性膜进行洗涤、干燥，得到所述超亲水油水分离膜。

26、本发明还提供了一种超亲水油水分离膜，所述超亲水油水分离膜采用所述的超亲水油水分离膜的制备方法制备得到。

27、本发明还提供了一种超亲水油水分离膜的应用，利用所述超亲水油水分离膜对乳化含油废水进行油水分离。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、本发明提供了一种超亲水油水分离膜及其制备方法，利用利用2-羟基乙基甲基丙烯酸酯和2-溴异丁酰溴制备甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体，利用甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体经过自由基聚合反应，制备带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物；将带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物作为含有卤化物的大分子引发剂，加入到铸膜液中，通过控制投料比实现atrp引发活性点密度的调控，并采用非溶剂诱导相分离法制备pan/p(an-g-biem)共混膜；利用atrp聚合将亲水性的两性离子聚合物刷(psbma)接枝到共混膜的表面，制备得到超亲水油水分离膜；本发明所制备的超亲水油水分离膜具有较高的分离通量、优异的油水分离效率以及对于不同水包油乳液的分离性能；其中，所述超亲水油水分离膜的基底含有大量的p(an-g-biem)共聚物，提供了充足的反应位点，提高分离膜的亲水性；同时，所述超亲水油水分离膜通过原子转移自由基聚合接枝了具有优异亲水性的两性离子聚合物刷，在膜表面形成了水合层，大大降低了污染物吸附和沉积。

30、进一步的，将带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与所述聚丙烯腈的质量比控制在(1-4):(6-9)的比例，以pan/p(an-g-biem)为分离膜的基底，通过atrp聚合进行超亲水油水分离膜的制备，得到的超亲水油水分离膜可对不同的水包油乳液进行分离，为油水分离的制备以及膜的防污性能提供了新的思路和方法。

技术特征：

1.一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，利用2-羟基乙基甲基丙烯酸酯和2-溴异丁酰溴制备得到甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体的过程，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，利用所述甲基丙烯酸2-(2-溴代异丁酰氧基)乙酯单体，通过自由基聚合反应，制备得到带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物的过程，具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，将所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与聚丙烯腈溶解导溶剂中，采用非溶剂诱导相分离法，制备得到pan/p(an-g-biem)共混膜的过程，具体如下：

5.根据权利要求4所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述添加剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

6.根据权利要求4所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与所述聚丙烯腈的质量比为(1-4):(6-9)。

7.根据权利要求1所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，所述亲水性的聚合物刷采用亲水性的两性离子聚合物刷psbma。

8.根据权利要求1所述的一种超亲水油水分离膜的制备方法，其特征在于，采用原子转移自由基聚合，将亲水性的聚合物刷接枝到所述pan/p(an-g-biem)共混膜的表面，得到所述超亲水油水分离膜的过程，具体如下：

9.一种超亲水油水分离膜，其特征在于，所述超亲水油水分离膜采用如权利要求1-8任意一项所述的超亲水油水分离膜的制备方法制备得到。

10.如权利要求9所述的一种超亲水油水分离膜的应用，其特征在于，利用所述超亲水油水分离膜对乳化含油废水进行油水分离。

技术总结本发明属于膜分离材料技术领域，公开了一种超亲水油水分离膜及其制备方法和应用，包括：利用2‑羟基乙基甲基丙烯酸酯和2‑溴异丁酰溴制备得到甲基丙烯酸2‑(2‑溴代异丁酰氧基)乙酯单体，并通过自由基聚合反应，制备得到带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物；将带有原子转移自由基聚合引发剂的聚合物与聚丙烯腈溶解到溶剂中，采用非溶剂诱导相分离法，制备得到PAN/P(AN‑g‑BIEM)共混膜；将亲水性的聚合物刷接枝到PAN/P(AN‑g‑BIEM)共混膜的表面，得到所述超亲水油水分离膜；本发明所制备的超亲水油水分离膜具有较高的分离通量、优异的油水分离效率以及对于不同水包油乳液的分离性能。技术研发人员：邵彦明,郝彩凤,康萌仪,赵欢欢,戎轩受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29