[发明专利]一种亲水陶瓷复合膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种亲水陶瓷复合膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。本发明的亲水陶瓷复合膜，包括陶瓷基膜，所述陶瓷基膜表面设置有亲水聚合物层，所述亲水聚合物层为聚酰亚胺或掺银离子的聚酰亚胺。本发明的亲水陶瓷复合膜材料，以商用陶瓷基膜作为载体，亲水聚合物为表面分离层；亲水聚合物共价接枝在陶瓷膜表面，制备得到了具有亲水性能的聚合物杂化陶瓷涂层材料。进一步的，本发明的亲水陶瓷复合膜以疏水聚合物对陶瓷膜孔道进行改性，降低孔道的表面能，使得本发明的亲水陶瓷复合膜材料具有孔道疏水分离层亲水的特征，在用于废水分离领域时，陶瓷膜孔道不易被水中小分子污染。

技术领域

本发明涉及一种亲水陶瓷复合膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。

背景技术

陶瓷膜是无机膜中重要的一种，具有化学稳定性好、耐酸碱、耐高温、抗微生物能力强、分离精度高、机械强度大、易再生、使用寿命长等优势。它依据“物理筛分”理论，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液流过膜表面时，允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体和微生物等大分子物质通过。发展至今，膜分离技术已经成为资源、环境、能源等领域不可缺少的关键分离技术。

虽然陶瓷膜可直接用于废水中污染物和水的分离，但陶瓷膜是一种高表面能材料，油和水均能润湿陶瓷表面；当用陶瓷膜处理废水时，水中小分子杂质会在陶瓷膜表面沉积，导致陶瓷膜孔径减小或堵塞，降低陶瓷膜的分离能力，产生膜污染。为了改进陶瓷膜的膜污染，较为有效的解决途径是对陶瓷膜进行改性，在不影响或改进陶瓷膜分离性能的前提下，使陶瓷膜孔道变成疏水表面；一方面提高陶瓷膜孔道的抗污染能力，另一方面降低陶瓷膜孔道阻力，提高分离效率。

申请公布号为CN104945016A的中国发明专利公开了一种超疏水亲油复合陶瓷膜的制备方法，该方法将陶瓷膜浸泡在含有硅源的有机溶剂中0.5-10h，取出置于水蒸汽中0.5-10h后，在400-1000℃条件下烧结0.5-6h，得到纳米二氧化硅颗粒修饰的具有微纳复合结构的陶瓷膜；将该陶瓷膜浸泡在含有长链烷基硅烷的有机溶剂中0.5-10h，取出洗净，在80-110℃下干燥即得具有超疏水亲油性的复合陶瓷膜。该陶瓷膜具有较好的亲油性，能够用来去除油液中的游离水和乳化水。但是，上述陶瓷膜为疏水性陶瓷膜，亲水性较差，在油水分离时仍然容易堵塞孔道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亲水性良好的亲水陶瓷复合膜。

本发明的另一个目的在于提供一种上述亲水陶瓷复合膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种亲水陶瓷复合膜，包括陶瓷基膜，所述陶瓷基膜表面设置有亲水聚合物层，所述亲水聚合物层为聚酰亚胺或掺银的聚酰亚胺。

本发明的亲水陶瓷复合膜材料，以商用陶瓷基膜作为载体，亲水聚合物为表面分离层；亲水聚合物共价接枝在陶瓷膜表面，制备得到了具有亲水性能的聚合物杂化陶瓷涂层材料。聚酰亚胺或掺银的聚酰亚胺层作为亲水聚合物层，既能保证亲水性能，又能增强膜的强度。掺银的聚酰亚胺是在聚酰亚胺中掺杂银离子。

所述陶瓷基膜表面由内向外依次设置有粘结剂层、疏水聚合物层、硅烷偶联层及所述亲水聚合物层；所述陶瓷基膜、粘结剂层、疏水聚合物层、硅烷偶联层、亲水聚合物层的质量比为1：0.001-0.01：0.005-0.01：0.001-0.005：0.01-0.05。

本发明的亲水陶瓷复合膜材料，以疏水聚合物为孔道表面改性层，亲水聚合物为表面分离层，将疏水聚合物、亲水聚合物依次共价接枝在陶瓷膜表面，制备了一种孔道疏水而表面分离层亲水的陶瓷复合膜涂层材料。本发明的亲水陶瓷复合膜材料具有孔道疏水分离层亲水的特征，在用于废水分离领域时，陶瓷膜孔道不易被水中小分子污染。该材料中聚合物层与相邻层及载体之间以共价键方式连接在一起，聚合物不易从载体脱落，涂层材料稳定性高，更适于工业使用。