[发明专利]煤基炭膜的表面超声改性处理方法

说明书

本发明提供一种煤基炭膜的表面超声改性处理方法，属于炭膜制备及其表面改性技术领域。该方法在超声波反应仪中，通过在反应器中加入蒸馏水和丙烯酰胺单体，利用超声波加热使丙烯酰胺单体溶解，加入煤基炭膜和引发剂，维持超声波反应温度为40℃～60℃并持续超声震动，超声波反应时间4～7小时后，取出煤基炭膜，真空干燥后得到改性炭膜。本发明中以过硫酸铵和亚硫酸氢钠作为引发剂在炭膜表面引发丙烯酰胺单体进行均相溶液聚合，在炭膜表面支链和侧链上引入亲水基团，改善炭膜的分离性能，煤基炭膜通过表面改性后，将其用于焦化废水的分离处理，其水通量和COD去除率相比于原膜均有显著提高。

技术领域：

本发明属于炭膜制备及其表面改性技术领域，具体涉及一种煤基炭膜的表面超声改性处理方法，通过在炭膜表面引入亲水基团能够进一步提升炭膜处理各种化工废水的能力。

背景技术：

膜分离技术是一种新兴的化工分离方法，已经成为食品加工、废水处理、饮用水净化、气体分离等方面的重要的一种分离手段。其借助于外界的压力差、浓度差、溶解差异性在通过膜时的渗透作用来实现两组分或者更多组分混合的气体或者液体的分离、分级、提纯、浓缩以及富集的技术，具有过程简单、无二次污染、高效、节能等优点。对于性质相似组分的分离，该技术具有独特优势，而且可以与常规分离方法联合应用。

膜分离技术发展到如今已经取得比较显著的成果，在各行各业中都有广泛的应用，然而膜分离技术存在的一些问题比如膜污染、膜再生以及新型膜材料的选择和制备等，解决这些问题也就是未来膜分离技术发展的方向之一。因此，对膜表面改性是膜技术一个重要的开发领域。其中比较成熟的手段有如下几种：

1、接枝共聚改性技术。接枝共聚改性主要是利用化学方法合成具有亲水性能的支链，将支链接枝到膜表面，常用的方法一般是将具有活性的自由基引入到膜表面，然后放入具有能够和自由基发生聚合反应的单体物质，这类单体物质通常是具有羧基、羟基、氨基等亲水性能较强的基团的物质，Pieraccia等人(Pieraccia J.，Crivellob J.V.，BelfortG.，Photochemical modification of 10kDa polyethersulfone ultrafiltrationmembranes for reduction of biofouling，Journal of Membrane Science，1999，156(2)：223～240)通过紫外接枝法选用N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基己内酰胺对PES膜进行改性，结果表明改性膜亲水性能提高了25％；Taniguchi等(TaniguchiM.，Belfort Q，Low protein fouling synthetic membranes by UV-assisted surfacegrafting modification：varying monomer type，Journal of Membrane Science，2004，231(1-2)：147—157)比较了N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸、丙磺基甲基丙烯酸酯对PES膜的紫外接枝效果，结果表明上述单体的接枝均增加了膜表面的亲水性。