一种硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硅藻土聚偏氟乙烯共混中空纤维膜及其制备方法，该制备方法以聚偏氟乙烯中空纤维膜为主体，硅藻土作为添加剂，并采用以下制备工艺：按一定质量比称取硅藻土、聚偏氟乙烯、稀释剂和纳米碳酸钙，将其混合均匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，去除稀释剂和纳米碳酸钙后即可制得硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜。使用达到极限的中空纤维膜丝可采用碱液处理的方式，将膜丝内的硅藻土溶出，露出孔径，从而继续吸油。该方法所制备的中空纤维膜利用PVDF分子间孔、中空纤维内腔、硅藻土三种孔隙吸油，该膜具有化学稳定性好、孔隙率高、强度高、吸油效果好、具有可循环使用性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜及其制备方法
本专利技术属于分离膜领域，涉及一种中空纤维膜，具体为一种硅藻土/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜及其制备方法。
技术介绍
随着石油工业和海上运油业的迅速发展，井喷、运输船舶的石油泄漏、撞船、沉船以及输油管道的泄漏等事故造成的海洋溢油事故时有发生。溢油在海面上的扩散速度非常快，一立方米原油溢入海洋，10min后扩散成直径48m，厚度为0.5mm的圆斑型油膜，给溢油处理带来极大的困难。停留在海面的油膜会阻隔氧气、二氧化碳等海气的正常交换，使海水的酸碱平衡遭到破坏，进而破坏海洋的生态平衡。目前海洋溢油的治理方法通常是先切断石油泄漏，用围栏将溢油围住，以抑制石油的扩散，然后通过撇油机将较厚的油层回收，最后分散的石油通过喷洒分散剂，微生物降解等方式处理。但该处理方法存在的缺点是撇油机只适用于油层较厚的情况，而喷洒分散剂和微生物降解等会产生二次污染，影响海洋生态。相比而言，用多孔/高孔隙率物质作为吸油材料吸收、吸附油类物质被认为是一种绿色、环保的方法。吸油材料的吸油效率和重复使用频次直接影响到溢油处理的效果。目前，常见吸油材料分为三种：天然有机、无机和合成有机吸油材料。其中，天然有机材料，如：亚麻、棉花、乳草、稻草和羊毛等，存在成分复杂、改性难度大、材料强度较低、不能反复利用等缺点。无机材料，如：活性炭、膨胀石墨、泥炭、二氧化硅、有机化改性粘土等，具有吸油率低、吸油后回收困难等缺点。合成有机材料，如聚丙烯、聚氨酯等，因具有良好的亲油性和吸油效率而逐渐受到人们的关注。
技术实现思路
针对现有专利技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅藻土/PVDF共混中空纤维膜。该膜是以PVDF为主材、硅藻土为添加剂，采用热致相分离法制备。技术方案如下：按一定质量比称取硅藻土、PVDF、稀释剂和纳米碳酸钙，将其混合均匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤/出，去除稀释剂和纳米碳酸钙后即可制得硅藻土/PVDF共混中空纤维膜，其结构见示意图1。将该膜在溢油区域平躺拖曳，吸油饱和后采用气扫的方式反洗，反洗后继续吸油，工艺示意图见图2。此外针对吸油能力达到极限的膜丝，可采用碱液处理的方式，将膜丝内的硅藻土溶出，露出孔径从而继续进行吸油。本专利技术所制备的硅藻土/PVDF共混中空纤维膜的优点如下：1.利用PVDF分子间孔(有机多孔材料)、中空纤维膜内腔(毛细现象)、硅藻土(无机材料)三种孔隙吸油，适用于不同分子量原油的吸收吸附，吸油效率高。2.可采用气体吹扫的方式将吸附在膜内外的溢油排出，具有无添加、简单方便、循环使用次数多，收集的溢油杂质少、纯度高等优点。3.热致相法制备的PVDF中空纤维膜化学稳定性好、强度高，有益于吸油-吹扫反复操作。4.无法再使用的硅藻土/PVDF共混中空纤维膜可用碱液将硅藻土溶解，露出孔隙后，继续吸油。硅藻土/PVDF共混中空纤维膜制备步骤如下：步骤一：按质量百分比称取以下原料，PVDF25％～40％，纳米碳酸钙20％～60％，硅藻土1％～5％，稀释剂15％～35％。步骤二：将称量好的纳米碳酸钙与稀释剂混合均匀后，再加入称量好的PVDF，硅藻土，再次混合均匀，得到铸膜粉末。步骤三：将得到的铸膜粉末加入双螺杆挤出机熔融并由喷头挤出，得到中空纤维膜，将所得的中空纤维膜经凝固浴冷却，得到中空纤维膜粗体。步骤四：去除所得中空纤维膜粗体中的碳酸钙和稀释剂，制得硅藻土/PVDF共混中空纤维膜。其中，所述稀释剂包括强稀释剂和弱稀释剂，其中，强稀释剂和弱稀释剂之间的质量比为1∶0.5～3。其中，所述强稀释剂可选：邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、三醋酸甘油酯和磷酸三乙酯中的至少一种；所述弱稀释剂可选：癸二酸二辛脂，癸二酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛脂中的至少一种。其中，步骤四中，去除所得中空纤维膜粗体中的纳米碳酸钙和稀释剂，具体包括将所述中空纤维膜粗体浸入乙醇24h～48h，乙醇温度20℃～60℃，将经乙醇浸泡后的中空纤维膜粗体经酸洗处理1～3次，再浸入纯水中浸泡4h～8h晾干后得到硅藻土/PVDF共混中空纤维膜。附图说明图1为本专利技术硅藻土/PVDF共混中空纤维膜的示意图。其中，1为PVDF分子间孔隙、2为中空纤维膜内腔、3为硅藻土。图2为本专利技术中空纤维膜吸油和反洗过程示意图。其中，1为吸油示意图，2为反洗过程图。具体实施方式本专利技术提供了一种硅藻土/PVDF共混中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按质量百分比称取以下原料，PVDF25％～40％，纳米碳酸钙20％～60％，硅藻土1％～5％，稀释剂15％～35％。步骤二：将称量好的纳米碳酸钙与稀释剂混合均匀后，再加入称量好的PVDF，硅藻土，再次混合均匀，得到铸膜粉末；在本专利技术中，所述稀释剂包括强稀释剂和弱稀释剂，其中，强稀释剂和弱稀释剂之间的质量比为1∶0.5～3；其中，所述强稀释剂可选：邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、三醋酸甘油酯和磷酸三乙酯中的至少一种；所述弱稀释剂可选：癸二酸二辛脂、癸二酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛脂中的至少一种。步骤三：将配好的铸膜粉末加入双螺杆挤出机熔融并由喷头挤出，得到中空纤维膜，将所得的中空纤维膜经凝固浴冷却，得到中空纤维膜粗体；步骤四：去除所得中空纤维膜粗体中的纳米碳酸钙和稀释剂，制得硅藻土PVDF共混中空纤维膜。在本专利技术中，去除所得中空纤维膜粗体中的稀释剂和纳米碳酸钙，具体包括将所述中空纤维膜粗体浸入乙醇24h～48h，乙醇温度20℃-60℃，之后将经乙醇浸泡后的中空纤维膜粗体经稀盐酸酸洗处理1～3次，再浸入纯水中浸泡4h～8h晾干后得到PVDF中空纤维膜。实施例1按质量百分比称取以下原料：PVDF360g，纳米碳酸钙300g，硅藻土40g，稀释剂300g，物料事先进行干燥处理，将称好的碳酸钙和稀释剂进行混合，再加入PVDF、硅藻土再次混合均匀，得到铸膜粉末，将所得的铸膜粉末加入双螺杆挤出机熔融，温度控制在200℃，经喷丝头挤出，得到中空纤维膜，将所得中空纤维膜经过凝固浴冷却得到中空纤维膜粗体，然后将所得中空纤维膜粗体浸入乙醇24h，之后将乙醇泡过的膜丝浸入稀盐酸溶液中处理3次，再用纯水浸泡5个小时，去除中空纤维膜粗体中的稀释剂和纳米碳酸钙，制得硅藻土/PVDF共混中空纤维膜。将制好的中空纤维膜浇铸成帘式膜组件，测得孔隙率为69.7％，浸入油水混合液中，经过一段时间的吸附，测得吸油率在76.8％，经过气扫后，膜组件的反洗率为80％，反洗频次可达10次以上。实施例2按质量百分比称取以下原料：PVDF250g，纳米碳酸钙380g，硅藻土20g，稀释剂350g，物料事先进行干燥处理，将称好的碳酸钙和稀释剂进行混合，再加入PVDF、硅藻土再次混合均匀，得到铸膜粉末，将所得的铸膜粉末加入双螺杆挤出机熔融，温度控制在200℃，经喷丝头挤出，得到中空纤维膜，将所得中空纤维膜经过凝固浴冷却得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜及其制备方法，制备步骤如下：按一定质量比称取硅藻土、聚偏氟乙烯、稀释剂和纳米碳酸钙，将其混合均匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，去除稀释剂和纳米碳酸钙后即可制得硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜及其制备方法，制备步骤如下：按一定质量比称取硅藻土、聚偏氟乙烯、稀释剂和纳米碳酸钙，将其混合均匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，去除稀释剂和纳米碳酸钙后即可制得硅藻土/聚偏氟乙烯共混中空纤维膜。


2.如权利要求1所述，本发明采用硅藻土作为中空纤维膜的添加剂。


3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王薇，张鹏，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12