[发明专利]一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，包括酸处理硅藻土的制备、异氰酸酯化硅藻土的制备、功能化硅藻土的制备、功能化硅藻土接枝聚氯乙烯复合乳液的制备以及改性聚氯乙烯复合分离膜的制备5个步骤，本发明将四氧化三铁负载到硅藻土的孔道中，并且在硅藻土的表面引入了羟基、异氰酸酯基和巯基，能够与聚氯乙烯稳定复合，提高了硅藻土的分散性，同时也间接提高了铁离子的分散性，稳定分散的硅藻土在分离膜中具有较强的吸附性能和降解性能，配合分离膜中的多孔结构，可以对Pb²⁺、Cu²⁺等重金属离子进行吸附和回收，复合后的分离膜有较好的力学性能，可以提高复合分离膜的循环使用性。

技术领域

本发明涉及分离膜制备技术领域，具体涉及一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是一种绿色环保、高效简便的分离技术，并于近些年被广泛应用于污水处理领域，表现出广阔的应用前景。但是，传统的膜法水处理技术主要利用膜孔筛分作用截留去除污染物，截留在膜表面或膜孔道的有机污染物易产生膜污染和结垢的问题，导致膜运行通量下降，需频繁进行膜再生甚至更换膜，增加运行成本和工艺复杂程度。

聚氯乙烯(PVC)是氯乙烯单体经聚合后得到的产物，具有价格低廉、热稳定性高等优点。近年来，由于聚氯乙烯具有良好的成膜性能，聚氯乙烯可制备微滤、超滤膜等，应用于污水处理、石油化工等领域，但聚氯乙烯的表面能较低，其疏水性使得聚氯乙烯膜易吸附有机物而产生膜污染和结垢，降低分离膜的分离效率。

中国专利CN107118477B公开了一种碳包覆金属纳米颗粒负载PVDF膜及其制备方法和应用，其首先合成碳包覆金属纳米颗粒，然后将其与聚偏氟乙烯粉末、有机添加剂和分散介质混合、搅拌得到铸膜液，再经溶液相转化法获得目标产物。虽然该专利解决了金属纳米颗粒易团聚、流失的技术问题，但是碳负载在PVDF膜上仍然分散不均匀，而且长时间使用也会出现膜污染的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自除垢的改性聚氯乙烯复合分离膜及其制备方法，解决了传统的聚氯乙烯膜性能差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种改性聚氯乙烯复合分离膜，以重量份数计，包括：聚氯乙烯70-80份、功能化硅藻土10-20份、聚乙二醇20-30份、聚醚改性聚硅氧烷0.5-2份。

优选的，所述功能化硅藻土的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土加入到氯化铁和硫酸的混合溶液中，超声震荡、过滤、自然风干，然后将所得产物进行煅烧，得到酸处理硅藻土；

(2)向乙酸乙酯溶剂中加入酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，在氮气气氛下，先超声分散均匀，然后进行回流反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，得到异氰酸酯化硅藻土；

(3)向四氢呋喃溶剂中加入异氰酸酯化硅藻土和1,3-丙二硫醇，在氮气气氛下，超声分散均匀后进行点击化学反应，反应结束后，将反应产物进行洗涤、离心、真空干燥，即得到功能化硅藻土。

优选的，步骤(1)中，硅藻土与氯化铁和硫酸混合溶液的质量比为5-10:100，氯化铁和硫酸的摩尔比为1:0.5-2。

优选的，步骤(1)中，超声震荡温度为45-55℃，超声震荡时间为7-9h；煅烧温度为300-400℃，煅烧时间为2-3h。

优选的，步骤(2)中，酸处理硅藻土、甲苯-2,4-二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的质量比为5:32-40:5-8；回流反应的温度为15-35℃，回流反应时间为2-8h。

优选的，步骤(3)中，异氰酸酯化硅藻土和1,3-丙二硫醇的质量比为5:15-20；点击化学反应温度为80-100℃，点击化学反应时间为1-3h。