一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于膜分离技术领域，具体涉及一种改性PVDF(聚偏氟乙烯)平板膜及其制备方法与应用。本发明专利技术通过H2O2、表面活性剂和TiO2对PVDF平板膜进行改性处理，并且制备成一定厚度的改性PVDF平板膜。PVDF平板膜经过改性处理，其水通量和截留率明显提高，此外，本发明专利技术材料制备简单，操作方便，成本低廉。改性的PVDF膜具有高亲水性、稳定性、渗透性和抗污染性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法及其应用
本专利技术属于膜分离
，具体涉及一种纳米粒子改性PVDF(聚偏氟乙烯)平板膜及其制备方法与应用。
技术介绍
印染废水是以加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品、丝绸为主的印染、毛织染整及丝绸厂等排出的废水。纤维种类和加工工艺不同，印染废水的水量和水质也不同。其中，印染厂废水水量较大，每印染加工1t纺织品耗水100～200t，其中80％～90％成为废水排出。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。而其中，染料的含量在污染物含量中占据较大的百分比。染料可以分成自然染料和人工染料，其中常见的人工染料有甲基橙、品红、固绿、龙胆紫等。印染废水含有未反应的染料、颜料(涂料)，带有浓重的色泽，还有未反应的助剂，以及反应后的生成物和织物上的脱落物。更严重的还有致癌和致畸的有机化合物，具有毒性的重金属等。目前，印染废水的处理方法可以分为物理法、化学法和生物法。其中化学法和生物法泥渣量多、运行费用高、对亲水性染料的处理效果较差不利于大规模的使用。物理法经济，操作简单并且能够有效地除去水中溶解性有机物的特点。物理法包括活性炭吸附法、膜分离法等。其中膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。PVDF具有很好的化学稳定性，室温下不受酸、碱等强氧化剂和卤素的腐蚀，它的抗紫外线和耐老化性能优异，对波长200～400nm的紫外线辐照稳定,其薄膜置于室外一二十年也不变脆、龟裂。此外，PVDF还具有韧性高、耐热性能好、机械强度高等特点，是制备分离膜的优良材料。用PVDF制备的膜，具有疏水性强、表面能很低的特点,是分离非水体系的理想膜材料，如有机溶剂的精制、膜的吸收、膜萃取、膜蒸馏等等。由于PVDF这些特有的性质，近几年在膜分离
受到了人们广泛的重视，PVDF材料制备的分离膜也因此得到了广泛的认可，被成功地应用到生化、医药、食品、环保和化工等众多的领域之中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法与应用。本专利技术通过H2O2、表面活性剂和TiO2对PVDF平板膜进行改性处理，并且制备成一定厚度的改性PVDF平板膜。PVDF平板膜经过改性处理，其水通量和截留率明显提高，此外，本专利技术材料制备简单，操作方便，成本低廉。改性的PVDF膜具有高亲水性、稳定性、渗透性和抗污染性的优点。本专利技术的技术方案为：一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将PVDF、聚乙二醇和N，N-二甲基甲酰胺混合，加热搅拌均匀，得到铸膜液；(2)将步骤(1)所得铸膜液在玻璃板上刮膜成型，所得膜依次经乙醇溶液和去离子水浸泡清洗，得到PVDF原始膜；(3)将PVDF原始膜浸泡在H2O2溶液中，水浴加热处理后取出洗净；(4)将步骤(3)处理后的膜浸泡在表面活性剂溶液中，超声处理后取出洗净；(5)将步骤(4)处理后的膜浸泡在TiO2溶液中，超声处理后取出洗净，得到改性PVDF平板膜。优选地，步骤(1)中PVDF和聚乙二醇的重量比为5～9:3～6，PVDF与N，N-二甲基甲酰胺质量体积比为5～9g/30～50mL。优选地，步骤(1)中加热温度为60～90℃。优选地，步骤(2)中PVDF原始膜的厚度为0.1～0.8mm。优选地，步骤(3)中H2O2溶液的质量浓度为5％～30％，水浴加热温度为10℃～80℃，水浴时间为30min～100min。优选地，步骤(4)中表面活性剂为十二烷基苯甲酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪酸甲酯聚醚磺酸钠、乙氧基化烷基硫酸钠中的一种，所述表面活性剂溶液的浓度为80g/L～120g/L，所述超声处理的时间为10min～30min。优选地，步骤(5)中TiO2溶液(需要说明的是，本申请所述的TiO2溶液为TiO2的悬浮水相)的浓度为1g/L～15g/L，所述超声处理的时间为3h。上述方法制备得到的改性PVDF平板膜。上述改性PVDF平板膜在印染废水净化领域的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术通过H2O2、表面活性剂和TiO2对PVDF平板膜进行改性处理，并且制备成一定厚度的改性PVDF平板膜。PVDF平板膜经过改性处理，其水通量和截留率明显提高，此外，本专利技术材料制备简单，操作方便，成本低廉。改性的PVDF膜具有高亲水性、稳定性、渗透性和抗污染性的优点。附图说明附图1为实施例1中PVDF原始膜的SEM图；附图2为实施例1中改性PVDF平板膜的SEM图；附图3为对比例5、6、7、8中的改性PVDF平板膜对甲基橙的截留率和水通量的对比图；附图4为对比例1、2、3、4中的改性PVDF平板膜对甲基橙的截留率和水通量的对比图；附图5为实施例2、3、4、5中改性PVDF平板膜对甲基橙的截留率和水通量的对比图。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本专利技术的任何限制。实施例1一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，包括如下步骤：(1)分别称取90gPVDF和40g聚乙二醇，放入烧杯中，随后加入500mL的N，N-二甲基甲酰胺，混合液加热至80℃，使用电动搅拌机进行搅拌，放置在80℃恒温箱中恒温处理，直至细小气泡全部消失，得到铸膜液；(2)将没有气泡的铸膜液倾倒在干燥洁净的玻璃板板面上，80℃的恒温处理，使用涂布刮膜器在玻璃板上进行刮膜操作，待膜自然脱离玻璃板并完全成形后取出，放入乙醇溶液中浸泡清洗，再将清洗后的PVDF膜放入去离子水中，得到厚度为0.75mm的PVDF原始膜；(3)将PVDF原始膜裁剪至适宜大小，浸泡在配制好的浓度为10％的H2O2溶液中，在60℃的环境中水浴加热60min后取出洗净；(4)洗净后浸泡在浓度为100g/L的十二烷基苯甲酸钠溶液中，超声处理15min后取出洗净；(5)洗净后浸泡在浓度为15g/L的TiO2溶液中，超声处理3h后取出洗净，得到改性PVDF平板膜。上述改性PVDF平板膜在印染废水净化领域处理染料废水能力较高、运行通量较大，对甲基橙的截留率能达到91％。附图1和附图2分别为本实施例的PVDF原始膜和改性PVDF平板膜的SEM图，由附图1和附图2的对比可知，改性PVDF平板膜内部结构相对未改性处理前更为紧密，且较为均一有规律。实施例2一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，包括如下步骤：(1)分别称取90gPVDF和40g聚乙二醇，放入烧杯中，随后加入500mL的N，N-二甲基甲酰胺，混合液加热至80℃，使用电动搅拌机进行搅拌，放置在80℃恒温箱中恒温处理，直至细小气泡全部消失，得到铸膜液；(2)将没有气泡的铸膜液倾倒在干燥洁净的玻璃板板面上，80℃的恒温处理，使用涂布刮膜器在玻璃板上进行刮膜操作，待膜自然脱离玻璃板并完全成形后取出，放入乙醇溶液中浸泡清洗,再将清洗后的PVDF膜放入去离子水中，得到厚度为0.10mm的PVDF原始膜；(3)将PV本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚偏氟乙烯、聚乙二醇和N，N‑二甲基甲酰胺混合，加热搅拌均匀，得到铸膜液；(2)将步骤(1)所得铸膜液在玻璃板上刮膜成型，所得膜依次经乙醇溶液和去离子水浸泡清洗，得到聚偏氟乙烯原始膜；(3)将聚偏氟乙烯原始膜浸泡在H2O2溶液中，水浴加热处理后取出洗净；(4)将步骤(3)处理后的膜浸泡在表面活性剂溶液中，超声处理后取出洗净；(5)将步骤(4)处理后的膜浸泡在TiO2溶液中，超声处理后取出洗净，得到改性聚偏氟乙烯平板膜。

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将聚偏氟乙烯、聚乙二醇和N，N-二甲基甲酰胺混合，加热搅拌均匀，得到铸膜液；(2)将步骤(1)所得铸膜液在玻璃板上刮膜成型，所得膜依次经乙醇溶液和去离子水浸泡清洗，得到聚偏氟乙烯原始膜；(3)将聚偏氟乙烯原始膜浸泡在H2O2溶液中，水浴加热处理后取出洗净；(4)将步骤(3)处理后的膜浸泡在表面活性剂溶液中，超声处理后取出洗净；(5)将步骤(4)处理后的膜浸泡在TiO2溶液中，超声处理后取出洗净，得到改性聚偏氟乙烯平板膜。2.根据权利要求1所述的一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中聚偏氟乙烯和聚乙二醇的重量比为5～9:3～6，聚偏氟乙烯与N，N-二甲基甲酰胺质量体积比为5～9g/30～50mL。3.根据权利要求1所述的一种纳米粒子改性PVDF平板膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热温度为60～90℃。4.根据权利要求1所述的一种纳米粒子改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刘春，阳月贝，程子君，许宗林，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44