[发明专利]一种可用于采油废水处理的廉价超滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种超滤膜的制备方法。 

背景技术

伴随着石油工业的蓬勃发展和注水技术在石油开采中的广泛应用，产生的大量的采油废水对当地的生态环境造成了严重的影响。国内目前各油田多数采用的传统油田采出水处理工艺，虽然有一定的效果，但是处理后都存在许多问题：如隔油池只能去除大粒径的油珠，不能去除水中乳化油和溶解油；离心分离处理分散油和乳化油效果均较好，但能耗较高，对操作条件要求苛刻；气浮法分离油水乳化液时需投加大量药剂，且产生大量浮渣，需要进行后续处理；活性炭吸附法成本高，活性炭不易再生利用等等问题。 

近几年，膜分离技术因其设备简单、操作方便、无相变、无化学变化等优点得到了迅速的发展，并在饮用水净化领域和污水处理及回用中取得了广泛的推广和应用。其中超滤膜的有效孔径为2-100nm，其可以有效的去除采油废水中粒径较小的油滴，并且已经有报道超滤膜可以应用的采油废水的处理。目前，商业化的超滤膜主要是陶瓷膜和有机膜。尽管陶瓷膜的各方面性能均比较优越，但是其最大的缺点是膜的成本较高，使其很难在发展中国家大面积的推广和应用。因此，制备一种廉价的且抗污性能强的有机超滤膜并应用到采油废水的处理中势必具有很大的工程实践意义。 

目前广泛应用膜分离的聚合物材料多为如聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯氰、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚醚砜等，而聚合物的成本在很大程度上决定了分离膜应用成本。根据中国市场研究报告，聚氯乙烯的成本只有聚偏氟乙烯和聚砜的十分之一、聚四氟乙烯的二十分之一。同时聚氯乙烯是全球年产量最大的五大树脂之一，其化学稳定性好、容易加工、机械强度高、来源广泛、品种齐全、价格低廉、耐酸碱、耐微生物侵蚀等优点。因此，选用聚氯乙烯作为超滤膜的主要制膜材料对于降低超滤膜的成本势必具有很大的可能性。 

但是和其他聚合物材料一样，聚氯乙烯膜材料因其自身的疏水性导致其很容易被污水中的疏水性污染物质吸附，而导致严重的膜污染。而膜污染总是导致膜通量下降，增加能耗，出水水质变差，经常反冲洗等一系列问题。因此，必须对膜材料进行表面亲水改性。目前常见的改性方法主要有化学改性、表面接枝、共混改性。其中将聚合物材料与纳米粒子共混，是近期的研究热点。已经报道应用到聚合物共混改性的纳米粒子主要有纳米二氧化硅、氧化铝、氧化锌、二氧化钛等，关于纳米二氧化硅的改性聚合物的报导相对较少，并且尚且没有将常见的两种纳米二氧化硅(亲水的和普通的)应用到聚氯乙烯膜改性的报导，也没有将纳米二氧化硅改性膜应用于采油废水处理的报导。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、表面亲水性好、抗污染性能的强，可应用于采油废水处理的可用于采油废水处理的廉价超滤膜的制备方法。 

本发明的目的是这样实现的： 

将纳米二氧化硅在超声条件下溶于溶解聚氯乙烯溶剂中制成纳米粒子的悬浮液，然后再将成孔剂、消泡剂和聚氯乙烯依次慢慢的加入到上述悬浮液中，在30-40℃的水浴中连续机械搅拌24小时以上，直到形成均相的铸膜液，将铸膜液在真空干燥箱中充分脱泡后，用刮膜机进行刮膜，刮制出的新膜在空气中挥发15-60秒后，慢慢地放入凝固浴中凝固，待膜片与玻璃板分离后，将膜片放入到纯水中充分浸泡48h得到纳米二氧化硅改性聚氯乙烯平板膜，各组成的重量比组成为：聚氯乙烯8％－12％、溶解聚氯乙烯溶剂76％－87％、纳米二氧化硅0.5％－4％、成孔剂4％－6％、消泡剂0.5％－2％。 

聚氯乙烯预先在60℃的条件下充分干燥4小时。 

所述凝固浴是温度为60℃超纯水或是10％-30％的酒精溶液或10％-30％的有机溶剂的水溶液。 

所述的溶解聚氯乙烯溶剂为N-N二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或丙酮。 

所述的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇400或高氯酸盐。 

所述的消泡剂为吐温-80。 

所述的纳米二氧化硅粒子为普通型纳米二氧化硅和亲水型纳米二氧化硅，尺寸为10-30nm。