[发明专利]一种亲水性涤纶无纺布复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分离材料和复合膜材料技术领域；具体涉及一种亲水性涤纶无纺布复合膜的制备方法，尤其是在涤纶无纺布基体膜材料上接枝一种亲水性的聚合物，以改善涤纶无纺布的膜通量和抗污染性。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是将膜分离技术和传统生物处理方法结合而成的一种新型水处理工艺，它将膜分离与生物降解结合起来。在膜分离技术的应用中，膜材料起到了至关重要的作用。目前，膜污染问题已经成为限制MBR应用及发展的主要问题。疏水性表面与疏水性高分子之间的疏水性相互作用是污染物质吸附的主要原因。众所公认，膜材料表面亲水性的提高能减少膜表面与截留分子之间的相互作用，从而减少污染物质，尤其是生物污染物的吸附。因此，应选择亲水性材料制膜，或对疏水性材料进行改性使其具有亲水性，从而达到提高膜材料耐污染性能的目的。目前已有的膜材料要同时具备良好的亲水性、热稳定性、高机械强度、耐酸碱性及耐微生物侵蚀性往往是困难的，因此，国内外常采用膜材料改性或膜表面改性的方法，提高膜的亲水性能，以满足不同的需求。

无机膜材料虽机械强度大、抗微生物腐蚀能力强，但是无机膜较脆，膜的有效分离面积较小，成本较高。有机膜材料因柔韧性好、成膜性好、品种多而较能适应多种需求，但是有机膜的化学稳定性较差。

李晶等人利用γ射线共辐照技术在聚醚砜(PES)膜上接枝了甲基丙烯酸。改性后PES膜的接触角比未接枝膜的水接触角降低41％，由73°降低到43°。但是γ射线辐照的设备不容易操作。

浙江大学的刘富通过高能电子束预辐照PVDF膜，在表面产生自由基，然后采用双单体体系丙烯酸/苯乙烯磺酸钠在水溶液中进行表面接枝。在接枝率为25.1％时，膜通量由432L/m²·h下降到305L/m²·h，而BSA溶液吸附量由96μg/cm²下降到45μg/cm²(降低53％)。该方法获得的膜的膜通量有所降低，而且高能电子束设备价格高昂，不易操作。

孙义明等人在水性体系中，通过紫外光辐照丙烯酸(AA)接枝到聚丙烯膜表面。当AA体积分数为55％、二苯甲酮用量0.075g、反应温度60℃，照射7min时，接枝率达到最大值，接触角从50°下降到29°，亲水性得到明显改善；但接枝率低，反应过程需要加热，增加成本。

而且上述聚醚砜(PES)膜、PVDF膜材料价格稍贵，成本高。

目前关于紫外辐照接枝改性涤纶无纺布膜材料的研究较少。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题；本发明目的是提供一种亲水性涤纶无纺布复合膜的制备方法。

本发明选择廉价、耐酸碱性、抗腐蚀、化学稳定性高的涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)无纺布作为基膜材料，利用甲基丙烯酸作为亲水性单体，在紫外辐照下聚合成为含有亲水性羧基的聚合物，工艺简单，可控性强，操作简便，制备的复合膜机械性能好。该方法可降低复合膜的水接触角，提高膜的亲水性，膜通量高。

本发明中亲水性涤纶无纺布复合膜的制备方法是按下述方法制备的：

步骤一、将涤纶无纺布用丙酮溶液浸泡24h，再用去离子水清洗3次，然后在100℃条件下烘干后用功率为1kW紫外灯下预辐照15min；通过预辐照使涤纶无纺布表面脱氢，产生表面碳自由基。

步骤二、将步骤一处理后的涤纶无纺布用二苯甲酮的乙醇溶液浸泡，取出后再用混合溶液A浸泡，所述混合溶液A是用甲基丙烯酸、阻聚剂和水配制的，待完全浸润后将放置于密封反应器中，通入氮气排除密封反应器中的氧气；

步骤三、然后将密封反应器放于功率为1kW的紫外灯下进行辐照，辐照时间20～60min，辐照距离为10～30cm；

步骤四、将经步骤三后的涤纶无纺布置于膜过滤器中用乙醇和去离子水的混合液过滤，取出放入容器中用乙醇和去离子水的混合液进行洗涤，反复进行过滤和洗涤以去除未反应的单体和残留在纤维结构中的均聚物，再在60℃条件下干燥至恒重；即得到亲水性涤纶无纺布复合膜。步骤二所述二苯甲酮(BP)的乙醇溶液浓度为0.02～0.25mol/L，优选为0.1mol/L。

步骤二所述混合溶液A中甲基丙烯酸(MAA)的体积浓度为5～30％，优选为20％。

阻聚剂质量百分浓度为1.0％。

阻聚剂为硫酸亚铁，加入阻聚剂可以阻止单体发生均聚反应。