一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及聚四氟乙烯膜过滤技术领域，公开了一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法。S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理；S2、配制水相溶液和有机相溶液；S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡，取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液，然后放入海藻酸钠溶液中浸泡，再放入水相溶液中进行界面聚合反应，得到纳滤膜中间体；S4、将纳滤膜中间体行热烘处理，得到复合纳滤膜。本发明专利技术制备的聚四氟乙烯复合纳滤膜同时具有较高的强度和高渗透通量，从而提高复合纳滤膜的耐水压和过滤效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法
本专利技术涉及聚四氟乙烯膜过滤
，尤其是涉及一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法。
技术介绍
纳滤(NF)是近30年来发展起来的借助压力推动进行分离的一种新型膜分离技术。纳滤膜的孔径范围介于反渗透(RO)膜和超滤(UF)膜之间，孔径大小约为1-2nm。界面聚合法是目前制备复合纳滤膜最为广泛的制备方法，通过水相单体和有机相单体在微孔基膜表面发生聚合交联反应，从而在微孔基膜表面合成一层具有过滤作用的分离层。聚四氟乙烯基膜材料除了具有较高的力学强度和良好的耐酸碱性能，还具有良好的耐溶剂性，使用聚四氟乙烯作为复合纳滤膜的基膜材料，制备出的复合纳滤膜不仅可以在环境苛刻的条件下使用，还能够延长纳滤膜的使用寿命，但是聚四氟乙烯材料具有较强的疏水性能，阻碍水体从聚四氟乙烯基膜中过滤渗透，另外，由于界面聚合反应发生较快，水相单体和有机相单体在较短时间内即可完成反应，反应时间难于控制，导致在聚四氟乙烯基膜表面生成的分离层较厚，不利于水体渗透，对复合纳滤膜渗透通量严重下降，影响复合纳滤膜的过滤效果。中国专利文献公开号CN104324622公开了一种聚四氟乙烯符合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：将疏水性的聚四氟乙烯微滤膜进行活化处理，通过水相和油箱浸渍，得到聚四氟乙烯复合纳滤膜，聚四氟乙烯微滤进行活化改性是将基膜浸入十二烷基苯磺酸钠溶液中，从而提高聚四氟乙烯微滤基膜的亲水性能，提高基膜的水通量。该专利技术方案中十二烷基苯磺酸钠靠物理作用力结合在聚四氟乙烯基膜表面十分不稳定，很容易从基膜上脱离，导致其亲水性能逐渐降低，水通量随使用时间会出现明显下降趋势。中国专利文献公开号CN109012232公开了一种荷正电中空聚四氟乙烯符合纳滤膜的制备方法，先配制含有改性棒状二氧化硅混合液和油相溶液，然后将亲水聚四氟乙烯微孔基膜分别浸入混合液和油相溶液中发生界面聚合反应，在亲水聚四氟乙烯微孔基膜表面聚合一层聚酰胺分离层。该专利技术文献中由于水相单体与油相单体反应过快，界面聚合反应时间不易控制，导致在聚四氟乙烯微孔基膜表面生成的聚酰胺分离层较厚，降低纳滤膜的水通量。中国专利文献公开号CN104998562公开了一种聚四氟乙烯膜的亲水改性方法，先将聚四氟乙烯基膜进行等离子体处理，然后放入丙烯酸溶液中进行浸渍处理，然后将其放入二氧化钛溶胶中浸渍，得到改性亲水聚四氟乙烯基膜。但是聚四氟乙烯基膜在等离子处理过程中遭受高能粒子轰击，导致聚四氟乙烯基膜的强度剧烈下降，在持续水压过滤过程中容易导致基膜破裂。
技术实现思路
本专利技术是为了克服以上现有技术问题，提供一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，本专利技术制备的聚四氟乙烯复合纳滤膜同时具有较高的强度和高渗透通量，从而提高复合纳滤膜的耐水压和过滤效率。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，包括以下步骤：S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理，得到亲水聚四氟乙烯微滤膜；S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1-5min，取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液，然后放入海藻酸钠溶液中浸泡3-6min，再放入水相溶液中进行界面聚合反应，得到纳滤膜中间体；S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50-70℃下进行热烘10-20min，得到复合纳滤膜。作为优选，所述步骤S2中对苯二胺水溶液的浓度为1.5-6.0wt％。作为优选，所述步骤S2中有机相溶液中均苯三甲酰氯的质量浓度为0.2-1.0wt％。作为优选，所述步骤S3中海藻酸钠溶液的浓度为5-10wt％。作为优选，所述步骤S3中界面聚合反应时间为3-4min。作为优选，所述步骤S1中疏水聚四氟乙烯微滤膜的亲水改性处理方法包括以下步骤：将疏水聚四氟乙烯微滤膜放入无水乙醇中进行超声清洗，烘干，备用；将盐酸溶液加入无水乙醇中，搅拌均匀，得到溶液a，将钛酸四丁酯和纳米二氧化硅加入无水乙醇中，进行超声振荡得到溶液b，将上述烘干的聚四氟乙烯微滤膜浸入溶液b中，然后缓慢向溶液b中滴加溶液a，搅拌反应2-3h，静置陈化，取出聚四氟乙烯微滤膜进行干燥处理，得到中间膜体1；将中间膜体1置于等离子体处理仪中，抽真空后通入氩气，进行等离子体处理，得到中间膜体2；将中间膜体2置于空气中放置5-10min，然后置于丙烯酸溶液中，水浴加热至50-70℃，进行反应2-5h，清洗，干燥，即得。作为优选，所述钛酸四丁酯与纳米二氧化硅的质量比为1:0.2-0.5。作为优选，所述静置陈化时间为3-6h。作为优选，所述等离子体处理功率为100-200W，等离子体处理时间为1-5min。作为优选，所述丙烯酸溶液的浓度为0.5-5.0wt％。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1.本专利技术利用对苯二胺单体与均苯三甲酰氯单体两者在聚四氟乙烯微滤膜表面发生界面聚合反应，从而在聚四氟乙烯微滤基膜表面聚合交联形成光滑致密的分离层，如图1所示为本专利技术聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的表面微观扫描电镜图，可以观察到分离层表面光滑且致密。在步骤S3中聚四氟乙烯微滤基膜浸入对苯二胺水相溶液之前先浸泡在海藻酸钠溶液中，从而在聚四氟乙烯微滤基膜表面粘附一层海藻酸钠水溶液薄膜，在浸入对苯二胺水相溶液中后，海藻酸钠溶液薄膜在水溶液中逐渐扩散，从而使聚四氟乙烯微滤膜表面的均苯三甲酰氯单体与对苯二胺单体逐渐接触发生反应，从而使两者反应速率减慢，便于控制反应时间，进而控制两者反应形成分离层的厚度，避免两者快速反应生成较厚的分离层使水分子的渗透效率降低，从而提高纳滤膜的水通量。2.本专利技术通过化学接枝的方法将丙烯酸接枝到疏水的聚四氟乙烯微滤膜上从而使疏水的聚四氟乙烯微滤基膜具有亲水性能，提高纳滤膜的水通量。具体接枝步骤为先对疏水的聚四氟乙烯基膜进行等离子处理，高能粒子轰击疏水的聚四氟乙烯基膜使聚四氟乙烯基膜表面产生能与丙烯酸反应的活性基团，进而将丙烯酸接枝在疏水的聚四氟乙烯微滤膜上赋予其亲水性能，接枝法相比将亲水性化合物靠物理作用力粘附在疏水聚四氟乙烯基膜上具有较强的稳定性，聚四氟乙烯微滤膜的亲水性能更持久。但是接枝法存在的问题是需要先对疏水聚四氟乙烯基膜进行等离子体处理，等离子体处理容易造成聚四氟乙烯微滤膜较高的强力损伤，在水压长时间作用运行下聚四氟乙烯微滤膜容易发生破裂，使其丧失对物质的截留分离作用；为此，本专利技术在对聚四氟乙烯微滤膜等离子处理之前采用钛酸四丁酯为前驱体，在盐酸催化剂作用下生成含钛化合物沉积在聚四氟乙烯微滤膜的表面形成不完整的凝胶薄层，部分纳米二氧化硅分散在凝胶薄层的内部，在等离子体对聚四氟乙烯微滤膜处理过程中凝胶薄层能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理，得到亲水聚四氟乙烯微滤膜；/nS2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；/nS3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1-5min，取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液，然后放入海藻酸钠溶液中浸泡3-6min，再放入水相溶液中进行界面聚合反应，得到纳滤膜中间体；/nS4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50-70℃下进行热烘10-20min，得到复合纳滤膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将疏水聚四氟乙烯微滤膜进行亲水改性处理，得到亲水聚四氟乙烯微滤膜；
S2、将对苯二胺加入去离子水中搅拌溶解得到对苯二胺水溶液，向对苯二胺水溶液中添加表面活性剂十二烷基硫酸钠和酸中和剂三乙胺，搅拌混合均匀，得到水相溶液；将均苯三甲酰氯加入正己烷中，搅拌溶解得到有机相溶液；
S3、将步骤S1亲水聚四氟乙烯微滤膜先放入有机相溶液中浸泡1-5min，取出后使用海绵吸取亲水聚四氟乙烯表面多余的有机相溶液，然后放入海藻酸钠溶液中浸泡3-6min，再放入水相溶液中进行界面聚合反应，得到纳滤膜中间体；
S4、将纳滤膜中间体置于烘箱中在50-70℃下进行热烘10-20min，得到复合纳滤膜。


2.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中对苯二胺水溶液的浓度为1.5-6.0wt%。


3.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中有机相溶液中均苯三甲酰氯的浓度为0.2-1.0wt%。


4.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中海藻酸钠溶液的浓度为5-10wt%。


5.根据权利要求1所述的一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中界面聚合反应时间为3-4min。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奎东，
申请(专利权)人：陈奎东，
类型：发明
国别省市：河南;41