一种亲水化、抗污染PVDF分离膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种亲水性及抗污染聚偏氟乙烯(PVDF)分离膜的制备方法，本发明专利技术属于膜分离技术领域，主要涉及一种抗污染的有机高分子分离膜技术。本发明专利技术拟解决的问题是提供一种亲水化，具有抗污染性能的PVDF分离膜的制备方法。本发明专利技术的特征是在PVDF铸膜液中加入能够提高膜亲水性、强度及抗污染性能的天然杉木粉。本发明专利技术产品的制备利用共混的方法，不需要复杂的设备，易于工业化生产。该分离膜产品对牛血清蛋白有较好的截留效果达到了85％，当杉木粉含量为2％时，产品的纯水通量相对于纯PVDF膜提高了164.3％。本发明专利技术集中了PVDF分离膜的优点及杉木粉的亲水性能，膜的纯水通量，机械强度均提高。

Preparation method of hydrophilic and anti pollution PVDF separation membrane

The invention discloses a preparation method of hydrophilic and anti pollution polyvinylidene fluoride (PVDF) separation membrane. The invention belongs to the field of membrane separation technology, mainly relating to an anti pollution organic polymer separation membrane technology. The present invention aims to provide a method for preparing a hydrophilic and antifouling PVDF separation membrane. The present invention is characterized by adding natural Chinese fir powder to the PVDF casting solution to improve the hydrophilicity, strength and anti pollution performance of the membrane. The preparation of the product has the advantages of no complicated equipment and easy industrial production by using the blending method. The separation membrane product has a good retention effect on bovine serum protein, reaching 85%. When the content of fir powder is 2%, the pure water flux of the product increases by 164.3% compared with the pure PVDF membrane. The invention concentrates the advantages of the PVDF separation membrane and the hydrophilic property of the fir powder, the pure water flux of the membrane and the mechanical strength are increased.

【技术实现步骤摘要】
一种亲水化、抗污染PVDF分离膜的制备方法
本专利技术属于膜分离
，其特征涉及到一种亲水化及抗污染高分子分离膜技术。
技术介绍
分离膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜之间发生物理或化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面形成滤饼层或堵塞膜孔，造成膜孔径变小或堵塞，进而产生膜阻，使分离膜的通量衰减及使用寿命大大缩短。膜污染形成的主要原因为有机物或微生物在膜表面的吸附。在分离膜使用的过程中，蛋白质或微生物在膜表面的吸附常常发生在膜污染的起初阶段，这样以来，会形成浓差极化，浓差极化会加剧膜的污染，导致膜附近污染物的浓度增加，进而引起其他污染物的吸附，进而也会导致一些微生物的黏附，甚至繁衍和生长。因此在膜表面进行改性以抑制蛋白的吸附已经成为膜研究领域的热点之一。目前对PVDF分离膜进行表面亲水化改性的方法有物理共混、表面接枝、表面涂覆以及膜表面沉积亲水性物质等，由于物理共混简单有效，因此成为膜亲水性改性应用较多的方法。杉木粉是一种从天然杉木中提取的材料，是一种可再生的天然物质，其主要由木质素、半纤维素、纤维素组成，其中纤维素含量最多，纤维素、木质素及半纤维素均含有大量的亲水基团-OH，由于其含有大量的亲水基团，吸湿性较强，因此也就引起了人类的关注。将杉木粉引入到PVDF中，不但会提高PVDF分离膜的亲水性以及抗污染性能，而且杉木粉的微纤结构还赋予分离膜良好的机械性能。
技术实现思路
：就现有PVDF分离膜润湿性差，抗污染能力差缺点，本专利技术拟解决的相关技术问题是提供一种新型的PVDF亲水化及抗污染分离膜及其制备方法。本专利技术通过在PVDF铸膜液中添加杉木粉，使杉木粉均匀的分散在铸膜液体系中，采用浸没沉淀相转化法(NIPS)制备出亲水化及抗污染的PVDF分离膜。本专利技术产品利用杉木粉来源丰富，润湿性强，含有大量的亲水基团，可有效抑制蛋白等有机物在膜孔及膜的表面吸附，在不影响PVDF优良性能的前提下，有效提高PVDF分离膜的亲水性、抗污染性能及机械性能。所述亲水化及抗污染PVDF分离膜中均含有杉木粉。所述PVDF与杉木粉的质量比为14∶1～11∶4。本专利技术产品由如下步骤制备：(1)杉木粉分散体系的制备：称取杉木粉加入到含有N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的容器中，在常温下，进行超声处理2小时，再经滤网过滤，得到分散均匀的杉木粉悬浮液。(2)杉木粉改性PVDF分离膜铸膜液的配制：称取PVDF粉末加入含有杉木粉悬浮液的容器中，PVDF与杉木粉的质量比为14∶1～11∶4，将该体系置于50℃～70℃的水浴中，机械搅拌8h得到铸膜液。(3)杉木粉改性PVDF分离膜的制备：将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上进行刮膜，在空气中停留15～30秒，然后浸入到20℃～30℃恒温凝固浴水槽中，膜成型后从玻璃板脱落后，放置在去离子水中24～48小时，用去离子水冲洗干净后得到亲水化及抗污染的PVDF分离膜。所述步骤(1)中杉木粉在DMF中质量比为1％～4％。所述步骤(1)中PVDF在DMF中质量比为11％～15％。本专利技术产品制备不需要复杂的设备，工艺简单，易于工业化生产，该分离膜具有良好的抗污染性能，，膜表面的亲水性也有所提高，在添加比例适当的条件下，分离膜的机械性能有所改善。【具体实施方式】实施例1：(1)杉木粉分散体系的制备：按质量比1％称取一定量的杉木粉(粉末级)，加入到85mL的DMF中，室温下超声震荡2小时，得到分散均匀的杉木粉悬浮液。(2)杉木粉改性PVDF分离膜铸膜液的配制：称取PVDF粉末加入含有1％杉木粉悬浮液的容器中，使PVDF在DMF中的质量比为14％，PVDF与杉木粉的质量比为1∶0.071；将上述体系置于60℃的水浴中，机械搅拌8小时得到铸膜液。(3)杉木粉改性PVDF分离膜的制备：将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上进行刮膜，在空气中停留20秒，然后浸入到25℃恒温凝固浴水槽中，膜成型后从玻璃板脱落后，放置在去离子水中36小时，用去离子水冲洗干净后得到亲水化及抗污染的PVDF分离膜。实施例2：(1)杉木粉分散体系的制备：按质量比2％称取一定量的杉木粉(粉末级)，加入到85mL的DMF中，室温下超声震荡2小时，得到分散均匀的杉木粉悬浮液。(2)杉木粉改性PVDF分离膜铸膜液的配制：称取PVDF粉末加入含有2％杉木粉悬浮液的容器中，使PVDF在DMF中的质量比为13％，PVDF与杉木粉的质量比为1∶0.154；将上述体系置于60℃的水浴中，机械搅拌8小时得到铸膜液。(3)杉木粉改性PVDF分离膜的制备：将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上进行刮膜，在空气中停留20秒，然后浸入到25℃恒温凝固浴水槽中，膜成型后从玻璃板脱落后，放置在去离子水中36小时，用去离子水冲洗干净后得到亲水化及抗污染的PVDF分离膜。实施例3：(1)杉木粉分散体系的制备：按质量比3％称取一定量的杉木粉(粉末级)，加入到85mL的DMF中，室温下超声震荡2小时，得到分散均匀的杉木粉悬浮液。(2)杉木粉改性PVDF分离膜铸膜液的配制：称取PVDF粉末加入含有3％杉木粉悬浮液的容器中，使PVDF在DMF中的质量比为12％，PVDF与杉木粉的质量比为1∶0.25；将上述体系置于60℃的水浴中，机械搅拌8小时得到铸膜液。(3)杉木粉改性PVDF分离膜的制备：将铸膜液倾倒在干净的玻璃板上进行刮膜，在空气中停留20秒，然后浸入到25℃恒温凝固浴水槽中，膜成型后从玻璃板脱落后，放置在去离子水中36小时，用去离子水冲洗干净后得到亲水化及抗污染的PVDF分离膜。实验效果：例1中改性PVDF分离膜对牛血清蛋白(BSA)进行静态蛋白吸附12小时，结果显示分离膜对BSA吸附量为59.67±4.35μg/cm2，而未经过改性的PVDF分离膜对BSA吸附量达到153.17±10.78μg/cm2，相对于纯PVDF分离膜吸附量降低了61.04％，对例2中分离膜表面进行了静态水接触角测试，结果显示该分离膜的接触角为69.5°，相对于纯PVDF分离膜的水接触角降低了20％，且例2中分离膜的拉伸强度为6.72MPa，相对于纯PVDF分离膜的拉伸强度提高了44.72％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲水化、抗污染的PVDF分离膜，其主要特征在于所在PVDF铸膜液中加入杉木粉。

【技术特征摘要】
1.一种亲水化、抗污染的PVDF分离膜，其主要特征在于所在PVDF铸膜液中加入杉木粉。2.如权利要求1所述亲水化、抗污染的PVDF分离膜，其特征在于所述PVDF与杉木粉的质量比为14∶1～11∶4。3.一种权利要求1和2所述的亲水化及抗污染PVDF分离膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)杉木粉分散体系的制备：称取杉木粉加入到含有N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的容器中，在常温下，进行超声处理2小时，再经滤网过滤，得到分散均匀的杉木粉悬浮液。(2)杉木粉改性PVDF分离膜铸膜液的配制：称取PVDF粉末加入含有杉木粉悬浮液的容器中，PVDF与杉木粉的质量比为14∶1～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯霞，夏伟伟，赵义平，陈莉，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12