一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法，将氢氧化铜纳米线超声分散于有机溶剂中，加入聚偏氟乙烯和致孔剂搅拌至混合均匀，静置脱泡得到铸膜液，在玻璃板上刮膜，然后浸入凝固浴，通过浸没沉淀相转化法制备得到氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化膜。本发明专利技术流程简单、操作方便，所制备的氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯超滤膜与纯的聚偏氟乙烯超滤膜相比，亲水性增强，水通量也显著提升，此外，它的抗污染性能也得到了极大的改善，增强了膜的可重复利用性，解决了聚偏氟乙烯超滤膜因其强的疏水性而难以在水处理过程中推广使用这一难题，进而实现工业化的应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超滤膜分离
，具体涉及一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法。
技术介绍
聚偏氟乙烯具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性和耐射线辐射性等特性，是一种综合性能良好的分离膜材料，因而作为一种超滤膜材料被广泛应用于各种水处理过程中。但是聚偏氟乙烯材质膜表面存在的C-F键和C-H键决定了其较强的疏水性，分离过程中油性污染物极易吸附于膜表面，造成膜污染，污染后的膜在水处理过程中阻力变大，通量变小，分离性能下降，而频繁的清洗不仅提高了处理成本还会对环境造成二次污染，因此必须通过对聚偏氟乙烯膜进行改性来提高膜的分离性能和抗污染性能，大量的实验研究证实膜表面亲水改性是一种行之有效的方法。共混法和表面接枝法是超滤膜表面亲水改性常用的两种方法，相比之下，共混法更加简便易操作且分离效果较高，因此应用更广，其基本原理就是相容性较好的超亲水性物质与成膜高分子材料的物理混合，从而改变两组分的配比以获得性能迥异的共混物。聚偏氟乙烯超滤膜由于具有较强的疏水性，在膜表面易吸附大量的有机物，堵塞孔道，导致膜的水通量下降，很大程度上限制了聚偏氟乙烯作为成膜高分子材料在实际生产应用中的进一步推广。因此，聚偏氟乙烯超滤膜的亲水改性问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜及其制备方法，将氢氧化铜纳米线的超亲水性充分发挥出来，提高聚偏氟乙烯超滤膜的亲水性，该制备方法简单，制得的杂化超滤膜性能优异。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，该杂化超滤膜的原料包括聚偏氟乙烯、有机溶剂、致孔剂以及氢氧化铜纳米线，其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18-22％：78-82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％-5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％-2％。本专利技术进一步的改进在于，所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。本专利技术进一步的改进在于，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。本专利技术进一步的改进在于，所述的纳米氢氧化铜是线状结构，长度为600～1000nm，长径比为120～200。一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜的制备方法，将氢氧化铜纳米线加入到有机溶剂中，超声后，得到氢氧化铜纳米线分散液；在40-60℃下向氢氧化铜纳米线分散液中加入聚偏氟乙烯和致孔剂，搅拌至溶解后，静置脱泡，得到铸膜液；然后将铸膜液均匀地刮于玻璃板上，在玻璃板上形成流延层，然后立刻浸入凝固浴中，待固化成膜后，将膜剥落，继续浸泡在去离子水中，得到氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜；其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18-22％：78-82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％-5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％-2％。本专利技术进一步的改进在于，所述的聚偏氟乙烯使用之前置于真空干燥箱内在110℃下干燥10-15h。本专利技术进一步的改进在于，所述氢氧化铜纳米线通过以下方法制得：将五水硫酸铜加入蒸馏水中，搅拌至五水硫酸铜溶解后，加入氨水溶液，搅拌使溶液中产生大量的[Cu(NH3)42+]；再滴加氢氧化钠溶液，滴毕反应0.5-1.5小时后洗涤、过滤，烘干，得到氢氧化铜纳米线；其中，五水硫酸铜与蒸馏水的比为0.998g：20-100mL；氨水溶液的浓度为0.15mol/L，五水硫酸铜与氨水溶液的比为0.998g：20-40mL；氢氧化钠溶液的浓度为1.2-2.5mol/L，五水硫酸铜与氢氧化钠溶液的比为0.998g：3.6-6mL。本专利技术进一步的改进在于，所述超声时间为20-60min，搅拌的时间为24-36h；所述的静置脱泡的温度为40-60℃，静置脱泡的时间为12-24h；所述的凝固浴为去离子水，水温为15-30℃；所述浸入凝固浴中的时间为10-25min。本专利技术进一步的改进在于，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种；所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。本专利技术进一步的改进在于，所述流延层的厚度为130-250μm；浸泡在去离子水中的时间为36-48h。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术利用氢氧化铜纳米线对聚偏氟乙烯超滤膜进行亲水改性，将氢氧化铜纳米线超声分散于有机溶剂中，然后在一定温度下加入一定量的聚偏氟乙烯和致孔剂搅拌使其均匀溶解，静置脱泡后得到均匀铸膜液，将铸膜液均匀的刮在干净且无划痕的玻璃板上，以去离子水为凝固浴，采用浸没沉淀相转化法制得氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜。与聚偏氟乙烯超滤膜相比，改性后的超滤膜由于引入了了具有超亲水性的氢氧化铜纳米线，其亲水性得到了大幅度的提升，水通量明显提高，抗污染性能也得到了显著改善，可以满足实际生产的要求。进一步的，本专利技术通过配位沉淀法制备了超亲水性氢氧化铜纳米线，制备方法简单。进一步的，以聚乙烯吡咯烷酮作为致孔剂，N,N-二甲基乙酰胺作为有机溶剂，添加0.07g的氢氧化铜纳米线，得到的氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜与纯的聚偏氟乙烯超滤膜相比，膜的纯水通量由336.9L/m2h增长到了550.8L/m2h，膜的水接触角由71.7°降低到了64.8°，膜的通量恢复率由61.9％提高到了74.8％，膜的BSA截留率由92.6％增加到了93.5％。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明：本专利技术的氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜的原料包括聚偏氟乙烯、有机溶剂、致孔剂以及氢氧化铜纳米线，其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18-22％：78-82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％-5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％-2％。其中，所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。所述的纳米氢氧化铜是线状结构，长度为600～1000nm，长径比为120～200。本专利技术中所用的聚偏氟乙烯是购于美国苏威有限公司，型号为苏威-1015。下面通过实施例对本专利技术氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜的制备方法进行说明。实施例11)在磁力搅拌下将0.998g分析纯五水硫酸铜溶于20mL蒸馏水中；搅拌15min待五水硫酸铜完全溶解后，在恒速搅拌的情况下快速加入30mL浓度为0.15mol/L的分析纯氨水溶液，15min之后溶液中产生大量的[Cu(NH3)42+]；再将6mL浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液滴加于上述溶液中，随着氢氧化钠的加入，溶液的pH值升高，导致[Cu(NH3)42+]复合物的稳定性降低，于是蓝色的氢氧化铜迅速被沉淀出来，滴毕后充分反应1h后洗涤、过滤，20-40℃下烘干，得到氢氧化铜纳米线；氢氧化铜纳米线的长度为600～1000nm，长径比为120～200。2)配制35g铸膜液：将0.07g氢氧化铜纳米线以及26.88gN,N-二甲基乙酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，其特征在于：该杂化超滤膜的原料包括聚偏氟乙烯、有机溶剂、致孔剂以及氢氧化铜纳米线，其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18‑22％：78‑82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％‑5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％‑2％。
【技术特征摘要】
1.一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，其特征在于：该杂化超滤膜的原料包括聚偏氟乙烯、有机溶剂、致孔剂以及氢氧化铜纳米线，其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18-22％：78-82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％-5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％-2％。2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，其特征在于：所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种。3.根据权利要求1所述的一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，其特征在于：所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种。4.根据权利要求1所述的一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜，其特征在于：所述的纳米氢氧化铜是线状结构，长度为600～1000nm，长径比为120～200。5.一种氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜的制备方法，其特征在于，将氢氧化铜纳米线加入到有机溶剂中，超声后，得到氢氧化铜纳米线分散液；在40-60℃下向氢氧化铜纳米线分散液中加入聚偏氟乙烯和致孔剂，搅拌至溶解后，静置脱泡，得到铸膜液；然后将铸膜液均匀地刮于玻璃板上，在玻璃板上形成流延层，然后立刻浸入凝固浴中，待固化成膜后，将膜剥落，继续浸泡在去离子水中，得到氢氧化铜纳米线/聚偏氟乙烯杂化超滤膜；其中，按质量百分数计，聚偏氟乙烯与有机溶剂的比为18-22％：78-82％；致孔剂的质量为聚偏氟乙烯与有机溶剂质量和的1％-5％，氢氧化铜纳米线的质量为聚偏氟乙烯质量的0.1％-2％。6.根据权利要求5所述的一种氢氧化铜纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小龙，王叶，胡婷婷，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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