一种用于膜分离的[PMIM][BF制造技术

本发明专利技术涉及膜分离技术领域内一种用于膜分离的[PMIM][BF

【技术实现步骤摘要】
一种用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜
本专利技术涉及膜分离
，特别涉及一种用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。
技术介绍
膜分离技术是一种新型高效的分离技术。利用PVDF膜分离技术可以有效去除化工、医药、食品加工等工业废水中常见的污染物，这其中包括对环境有害的挥发性有机化合物（VOC）。该方法也有自身的缺点，即由于污染物的分离所导致的膜堵塞问题。如果膜本身具有较好的亲水性，在分离过程中膜表面就会形成一层亲水层，并且这层亲水层可以有效阻止污染物与膜的直接接触，提高膜的抗污性能。挥发性有机化合物（VOC）引起的环境污染已引起越来越多的关注。沸点范围为323至523K的VOC是主要的空气污染物。它们包括多种物质，并且在室温下容易蒸发。VOC的挥发性使它们能够在污染源周围扩散，经常引起严重的环境问题，例如温室效应，光化学烟雾，平流层臭氧消耗等。此外常见VOC对人体健康产生负面影响，这包括对眼睛、皮肤和喉咙的刺激，中枢神经刺激，致癌等。因此，开发有效的VOC消除技术并优化VOC消除过程成为社会问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有膜分离技术中的PVDF膜容易被VOC挥发污染，引导致膜膜堵塞，分离性能下降的问题，提供一种用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，通过改性，使膜的形貌发生显著变化，孔隙率升高，亲水性增强，膜的纯水通量及抗污染性显著提升。本专利技术的目的是这样实现的，一种用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，其特征在于，采用[PMIM][BF4]离子液体和聚偏氟乙烯（PVDF）粉末混合，通过浸没沉淀相转化法（NIPS），得到[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。作为本专利技术的进一步改进，本专利技术的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜的具体制备步骤为：a：将1-溴丙烷与N-甲基咪唑合成[PMIM]Br，并置于真空干燥器中备用；b：以a步制得的[PMIM]Br和四氟硼酸钠为原料，以丙酮为溶剂进行反应，制得淡黄色的[PMIM][BF4]离子液体A；c：将PVDF粉末和b步制得的[PMIM][BF4]离子液体溶解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中加热并不断搅拌，直至PVDF粉末完全溶解后，再静置脱气处理后得到铸膜液B；d：将c得到的铸膜液浇铸在玻璃板上，刮制成薄膜，再将成膜的玻璃板浸入去离子水中以促进膜分离，待薄膜从玻璃板上脱离后，将其放入去离子水中浸泡，以充分完成DMF交换，制得[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。进一步地，a步中[PMIM]Br固体的制备过程为：a1：按摩尔比为1：1的比例将1-溴丙烷滴入装有N-甲基咪唑的反应器中，升温至50-60℃反应3-5h制得溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐（[PMIM]Br）的悬浮液；a2：将a1步制得的[PMIM]Br用乙酸乙酯洗涤三次，然后旋蒸除去乙酸乙酯，冷却得[PMIM]Br固体；再进一步地，b步的具体过程为：将[PMIM]Br固体与等摩尔质量的四氟硼酸钠混合，加入1.5-2倍摩尔质量的丙酮作为溶剂，在40-50℃下反应5-6h；待反应结束后，真空抽滤并取滤液，减压蒸馏除去反应液中的丙酮，再用二氯甲烷洗出多余的[PMIM][BF4]，真空抽滤，滤液经减压蒸馏可得淡黄色[PMIM][BF4]离子液体。再进一步地，c步中，制备铸膜液的具体过程为：c1：将质量比为1:9的PVDF和DMF混合中，再加入b步制得的[PMIM][BF4]离子液体A，使[PMIM][BF4]离子液体A的质量占混合液总质量的0.8-1.2%，升温至55-60℃搅拌反应6-9h，至混合液完全溶解，得到均匀的铸膜液；c2：将c1步的铸膜液静置至少12h进行脱气处理，得到铸膜液B。再进一步地，上述c1步中，[PMIM][BF4]离子液体A的质量占混合液总质量的1%。d步中，脱离玻璃板后的薄膜于去离子水中浸泡至少20h，随后取出放于盛有去离子水的容器中备用，成品膜厚90-110μm。本专利技术的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，将[PMIM][BF4]与PVDF通过非溶剂相转化法合成制备[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，经检测膜表面的形貌发生显著变化，孔隙率升高，亲水性增强，膜的纯水通量显著提升，对萘的去除率高达97.2%。多周期循环实验表明，改性膜的抗污染性能良好，5次循环过滤后，通量恢复率达到91.81%，同时，[PMIM][BF4]/PVDF改性膜具有分离效果好，成本低，抗污染性能高等优势。附图说明图1为实施例1制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜红外扫描图。图2为实施例1制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜扫描电镜图。图3为实施例1中纯水通量测试流程示意图。图4为实施例1制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜纯水通量。图5为实施例2制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜对萘截留率。图6为实施例3制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜对萘多周期循环截留率。图7为实施例3制得的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜对萘的循环分离后通量恢复率。具体实施方式实施例1制备[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，步骤如下：(a)将0.6g（0.05mol）的1-溴丙烷滴入装有0.4g（0.05mol）的N-甲基咪唑的反应瓶中，60℃下反应4h制得溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐（[PMIM]Br）粗产品，制得的粗产品用乙酸乙酯洗涤三次，除去乙酸乙酯冷却至室温，得[PMIM]Br固体A，置于真空条件下备用；(b)将[PMIM]Br固体A与0.05mol的四氟硼酸钠加入到100ml丙酮中进行反应，升温度至40℃，反应时间为6h，反应结束后，真空抽滤取滤液，减压蒸馏除去反应液中的丙酮，加入10ml二氯甲烷，洗出残余[PMIM][BF4]，真空抽滤，滤液经减压蒸馏可得淡黄色离子的[PMIM][BF4]液体；(c)分别将5g的PVDF和0g、0.5g、1.0g、1.5g、2g的液体A分别溶解在45g的DMF中并在60℃条件下不断搅拌8h，直到PVDF粉末完全溶解在DMF中，得到的均匀的铸膜液，再静置12h脱气处理，得到铸膜液B，其中，铸膜液B中液体A的有效浓度分别为1%[PMIM][BF4]/PVDF，2%[PMIM][BF4]/PVDF，3%[PMIM][BF4]/PVDF，4%[PMIM][BF4]/PVDF。(d)将（c）中不同浓度的铸膜液B分别浇铸在不同的玻璃板上，刮制成薄膜，将板和膜浸入去离子水中以引起相分离，待薄膜从玻璃板上脱离后，将其放入去离子水中浸泡24h，以充分完成DMF交换，得到[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。如图1所示为本实施例制备的不同浓度的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜的红外图谱，由图1可以看出在3125.13cm-1处的峰可归因于IL咪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于膜分离的[PMIM][BF

【技术特征摘要】
1.一种用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，其特征在于，将[PMIM][BF4]离子液体和聚偏氟乙烯（PVDF）粉末混合，通过浸没沉淀相转化法（NIPS），得到[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。


2.根据权利要求1所述的用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜，其特征在于，改性膜的具体制备步骤为：
a：将1-溴丙烷与N-甲基咪唑合成[PMIM]Br固体，并置于真空干燥器中备用；
b：以a步制得的[PMIM]Br固体和四氟硼酸钠为原料，以丙酮为溶剂进行反应，制得淡黄色的[PMIM][BF4]离子液体A；
c：将PVDF粉末和b步制得的[PMIM][BF4]离子液体溶解在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中加热并不断搅拌，直至PVDF粉末完全溶解后，再静置脱气处理后得到铸膜液B；
d：将c步得到的铸膜液浇铸在玻璃板上，刮制成薄膜，再将成膜的玻璃板浸入去离子水中以促进膜分离，待薄膜从玻璃板上脱离后，将其放入去离子水中浸泡，以充分完成DMF交换，制得[PMIM][BF4]/PVDF改性膜。


3.根据权利要求2所述的用于膜分离的[PMIM][BF4]/PVDF改性膜膜，其特征在于，a步中[PMIM]Br固体的具体合成过程为：
a1：按摩尔比为1：1的比例将1-溴丙烷滴入装有N-甲基咪唑的反应器中，升温至50-60℃反应3-5h制得溴化1-丁基-3-甲基咪唑盐（[PMIM]Br）的悬浮液；
a2：将a1步制得的[PMIM]Br分离过滤，用乙酸乙酯洗涤三次，然后旋蒸除去乙酸乙酯，冷却得[PMIM]Br固体。

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【专利技术属性】
技术研发人员：沈永烜，朱霞石，张煜衡，许欧文，杨静，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32