本發(fā)明屬于膜分離，具體涉及一種抗污染浸沒式超濾膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、傳統(tǒng)浸沒式超濾膜存在以下問題：
2、抗污染能力有限：現(xiàn)有改性技術(shù)(如等離子體處理)僅延緩污染，無法主動(dòng)清除污染物，導(dǎo)致深度清洗頻繁(每6-8周一次)，化學(xué)清洗引發(fā)膜結(jié)構(gòu)損傷，導(dǎo)致膜壽命縮短；
3、動(dòng)態(tài)調(diào)控不足：現(xiàn)有磁性超濾膜，如專利號(hào)為202011014054.5的發(fā)明專利，公開了一種抗污染中空纖維超濾膜及其制備方法，通過將磁性納米粒子加入到鑄膜液中，所制備的中空纖維超濾膜具有磁性，可以在磁場(chǎng)的作用下擺動(dòng)，有利于將污染物從膜絲的表面和中空內(nèi)部清洗出去，然而其磁性納米粒子分散在膜內(nèi)部，磁場(chǎng)作用下僅能微弱擺動(dòng)，無法有效清潔表面污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的的缺陷，提供了一種抗污染浸沒式超濾膜及其制備方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：
3、一種抗污染浸沒式超濾膜，包括中空纖維膜和附著于膜表面的磁性-熱響應(yīng)雙功能涂層；所述磁性-熱響應(yīng)雙功能涂層，包括如下重量份的各原料：磁性鐵粉8-12份,熱響應(yīng)聚合物15-20份，粘合劑35-45份，交聯(lián)劑3-5份，功能助劑2-3份，溶劑15-37份。
4、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述中空纖維膜為以聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯中的一種為原料所制備的超濾膜；所述磁性鐵粉為fe3o4@sio2核殼結(jié)構(gòu)。核層為fe3o4(粒徑50-100nm)，sio2殼層厚度2-5nm，提升分散性及抗氧化性；所述熱響應(yīng)聚合物為pnipam；所述粘合劑為改性水性聚氨酯。所述粘合劑為含羧基/氨基雙官能團(tuán)的水性聚，其分子結(jié)構(gòu)中氨基含量為0.8-1.2mmol/g，羧基含量為0.5-0.8mmol/g；所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二丙烯酸酯；所述功能助劑為byk-349潤(rùn)濕劑；所述溶劑為去離子水。
5、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述熱響應(yīng)聚合物的低臨界溶解溫度為32℃。
6、一種抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，包括以下步驟：
7、預(yù)處理：對(duì)中空纖維膜進(jìn)行等離子體處理；形成反應(yīng)性基團(tuán)，同時(shí)可以降低中空纖維膜的疏水性。
8、涂層漿料制備：將磁性鐵粉、熱響應(yīng)聚合物、粘合劑、交聯(lián)劑、功能助劑按比例分散于溶劑中，超聲處理，形成均勻漿料。
9、涂覆：通過浸漬法將漿料涂覆于膜表面。
10、固化：uv預(yù)固化后熱固化。
11、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述預(yù)處理步驟中，等離子體處理采用o2/n2等離子體處理，o2：n2＝3:1，功率350-550w，時(shí)間25-45s。
12、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述涂層漿料制備步驟中，將磁性鐵粉、熱響應(yīng)聚合物、粘合劑、交聯(lián)劑、功能助劑按比例加入溶劑中后，超聲分散25-40分鐘，功率300w，頻率40khz，其粘度在25℃時(shí)控制在200-400mpa·s。
13、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述涂覆步驟中，中空纖維膜以0.5m/min速度通過漿料槽，濕膜厚度控制為15-20μm。
14、更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述固化步驟中，采用365nm紫外光，強(qiáng)度50mw/cm2，輻照10秒預(yù)固化，引發(fā)pegda交聯(lián)；然后60℃→80℃→60℃，各固化10分鐘，促進(jìn)pnipam相分離與聚氨酯縮合反應(yīng)。
15、一種抗污染浸沒式超濾膜組件，其超濾膜采用上述的抗污染浸沒式超濾膜。
16、所述抗污染浸沒式超濾膜組件的運(yùn)行方法，包括：
17、污染階段：低于lcst水溫下運(yùn)行，如在25℃運(yùn)行涂層處于親水溶脹態(tài)，表面水合層抑制污染物吸附，延緩污染速率；
18、清洗階段：進(jìn)水溫度提高至40±0.5℃(lcst+8℃)，流速0.2m/s逆向沖洗3-5分鐘，啟動(dòng)頻率為20hz、強(qiáng)度為0.5t的交變磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)磁性鐵粉產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)振幅≥200nm，結(jié)合1.5m/s高速水流剝離污染物4-8分鐘。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
20、首次將鐵粉作為可動(dòng)表面層而非共混填料，將鐵粉從“填料”升級(jí)為“可動(dòng)清潔層”，結(jié)合熱響應(yīng)聚合物實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式抗污。
21、低于lcst水溫，涂層處于親水溶脹態(tài)，表面水合層抑制污染物吸附，延緩污染速率。進(jìn)水溫度提高至40±0.5℃預(yù)熱，觸發(fā)pnipam疏水收縮，然后啟動(dòng)頻率為20hz、強(qiáng)度為0.5t的交變磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)磁性鐵粉產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)破壞污染層結(jié)構(gòu)，熱收縮減少污染物附著面積，協(xié)同剝離污染物，清除效率提升。
22、磁性-熱響應(yīng)雙功能涂層通過磁-熱協(xié)同機(jī)制，突破了傳統(tǒng)涂層響應(yīng)單一的瓶頸，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)+溫度觸發(fā)相變實(shí)現(xiàn)高效自清潔。
1.一種抗污染浸沒式超濾膜，其特征在于，包括中空纖維膜和附著于膜表面的磁性-熱響應(yīng)雙功能涂層；所述磁性-熱響應(yīng)雙功能涂層，包括如下重量份的各原料：磁性鐵粉8-12份,熱響應(yīng)聚合物15-20份，粘合劑35-45份，交聯(lián)劑3-5份，功能助劑2-3份，溶劑15-37份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗污染浸沒式超濾膜，其特征在于，所述中空纖維膜為以聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯中的一種為原料所制備的超濾膜；所述磁性鐵粉為fe3o4@sio2核殼結(jié)構(gòu)；所述熱響應(yīng)聚合物為pnipam；所述粘合劑為改性水性聚氨酯；所述交聯(lián)劑為聚乙二醇二丙烯酸酯；所述功能助劑為byk-349潤(rùn)濕劑；所述溶劑為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗污染浸沒式超濾膜，其特征在于，所述熱響應(yīng)聚合物的低臨界溶解溫度為32℃。
4.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，其特征在于，所述預(yù)處理步驟中，等離子體處理采用o2/n2等離子體處理，o2：n2＝3:1，功率350-550w，時(shí)間25-45s。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，其特征在于，所述涂層漿料制備步驟中，將磁性鐵粉、熱響應(yīng)聚合物、粘合劑、交聯(lián)劑、功能助劑按比例加入溶劑中后，超聲分散25-40分鐘，功率300w，頻率40khz，其粘度在25℃時(shí)控制在200-400mpa·s。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，其特征在于，所述涂覆步驟中，中空纖維膜以0.5m/min速度通過漿料槽，濕膜厚度控制為15-20μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗污染浸沒式超濾膜的制備方法，其特征在于，所述固化步驟中，采用365nm紫外光，強(qiáng)度50mw/cm2，輻照10秒預(yù)固化；然后60℃→80℃→60℃，各固化10分鐘。
9.一種抗污染浸沒式超濾膜組件，其特征在于，其超濾膜采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的抗污染浸沒式超濾膜。
10.如權(quán)利要求9所述抗污染浸沒式超濾膜組件的運(yùn)行方法，其特征在于，包括：