具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜、制备方法及其应用技术

本公开提供了一种具有表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法及其应用，其中，该具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，包括：采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，以得到碱处理聚偏二氟乙烯膜；将3‑巯丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，得到改性液；然后，采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜；将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向所述溶液中加入2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮，得到溶胶；将所述改性聚偏二氟乙烯膜浸入所述溶胶中，并采用紫外灯照射，制作得到POSS/PVDF复合膜。

【技术实现步骤摘要】
具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜、制备方法及其应用
本公开涉及膜蒸馏和水处理
，尤其涉及一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜、制备方法及其应用。
技术介绍
膜蒸馏技术是将传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种新兴液体分离技术。膜蒸馏是有相变的膜过程，其工作原理为膜蒸馏过程，是热侧液体的水分子蒸发汽化，穿过疏水膜的微孔，水相中非挥发性的离子和分子等溶质则不能透过疏水膜，同时发生热量和质量的传递，从而实现溶液分离、浓缩或提纯的目的。膜蒸馏通常可在常压下运行且操作温度较低，可利用地热、太阳能、温泉、工业废水余热等廉价能源，所以与常规蒸馏、超滤、纳滤和反渗透相比，其成本相对较低。除此之外，因膜蒸馏过程中只有水蒸气通过膜孔，因此，对原溶液中的离子、分子等非挥发性溶质理论上截留率可以达到100％，所以膜蒸馏在高盐度、高有机物废水以及含有放射性废水的处理上得到广泛的关注和研究。膜蒸馏用膜要求具备疏水性、导热系数低、热稳定、化学稳定、抗污染性能强等特点。但目前已有的制膜方法得到的疏水膜多存在孔隙率低、膜通量低、膜孔易润湿等问题，限制了膜蒸馏技术的发展和应用。因此，制备具有高孔隙率、高通量、超疏水等优良性能的膜蒸馏膜，有效提高膜的抗润湿性和使用寿命就显得尤为重要，是膜蒸馏技术将来是否能大规模工业化应用的关键技术之一。超疏水表面一般指与水的接触角大于150°，且滚动角小于10°的表面，具有自清洁、防水、防冰、抗氧化、减阻等多种独特的表面性能。超疏水表面的制备，主要为以下两种途径：构造多层次的微/纳米粗糙表面，或者在具备一定粗糙程度的表面上修饰低表面能物质。近年来，已经报导了多种构造超疏水表面的方法，如溶胶-凝胶法、模板法、静电纺丝法、等离子体处理法以及化学气相沉淀法等。但是，上述方法制备因步骤复杂、技术成本较高或只能制备较小样品而很难大规模工业化应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述技术问题，本公开提供了一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜、制备方法及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题之一。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本公开的技术方案如下：作为本公开的一方面，提供一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，包括：采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，以得到碱处理聚偏二氟乙烯膜；将3-巯丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，得到改性液；然后，采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜；将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向所述溶液中加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，得到溶胶；将所述改性聚偏二氟乙烯膜浸入所述溶胶中，并采用紫外灯照射，制作得到POSS/PVDF复合膜。根据本公开的实施例，所述采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，包括：在20-60℃的条件下，将所述聚偏二氟乙烯膜在所述碱液中浸泡2-10h，然后在60-100℃下干燥，得到所述碱处理聚偏二氟乙烯膜。根据本公开的实施例，其中，所述碱液采用氢氧化钠溶液；所述氢氧化钠溶液的浓度为2-6mol·L-1。根据本公开的实施例，所述采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜，包括，在20-60℃条件下，将所述碱处理聚偏二氟乙烯膜在所述改性液中浸泡2-10h，然后在60-100℃下干燥，得到所述改性聚偏二氟乙烯膜。根据本公开的实施例，其中，所述改性液的浓度为0.1-0.5mol·L-1。根据本公开的实施例，其中，所述将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向所述溶液中加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，得到溶胶，包括，将所述八乙烯基笼型倍半硅氧烷加入所述二氯甲烷中后，以100-500r/min的转速搅拌2-10h；然后，在20-40℃下超声分散2-10h，以使所述八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解，得到所述溶液；向所述溶液中加入所述2-羟基-2-甲基苯丙酮，以100-500r/min的转速搅拌2-10h，得到所述溶胶。根据本公开的实施例，其中，所述八乙烯基笼型倍半硅氧烷在所述溶液中的质量分数为1-5％；所述八乙烯基笼型倍半硅氧烷与所述2-羟基-2-甲基苯丙酮的质量比为1∶(5-20)。根据本公开的实施例，所述紫外灯的照射功率为250W，照射时间为20-100min；所述紫外灯与所述改性聚偏二氟乙烯膜的距离为20-100cm。作为本公开的另一方面，提供一种利用上述的制备方法得到POSS/PVDF复合膜。作为本公开的第三方面，提供一种POSS/PVDF复合膜在膜蒸馏中的应用。(三)有益效果本公开提供的制备方法通过紫外光辐照引发点击反应，将OVPOSS接枝在PVDF膜的表面，不仅增加了膜表面的粗糙度，同时还降低了膜的表面能，从而使制备的POSS/PVDF复合膜表面达到超疏水。本公开提供的POSS/PVDF复合膜的制备方法具有工艺简单、过程易控制，便于工业化应用；另外，本公开提供的制备方法原料易于获取，设备简单，不需采用昂贵的处理设备，制备成本低廉；此外，本公开提供的制备方法高效快捷、不含氟溶剂、环境友好、可广泛应用等优点。采用本公开提供的方法制备的POSS/PVDF复合膜在保证通量的前提下，拥有良好的抗污染和抗润湿特性，大大增加了膜了的使用寿命，促进了膜蒸馏技术的工业化应用。附图说明图1是本公开实施例1中制备的POSS/PVDF复合膜的扫描电镜图及接触角示意图；图2是本公开实施例1中制备的POSS/PVDF复合膜与商业PVDF膜的抗污测试曲线图；图3是本公开实施例1中制备的POSS/PVDF复合膜与商业PVDF膜的抗润湿测试曲线图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。在以下实施例中，POSS为笼型聚倍半硅氧烷的缩写；OVPOSS为八乙烯基笼型倍半硅氧烷的缩写；PVDF为聚偏二氟乙烯的缩写；MPTES为3-巯丙基三乙氧基硅烷的缩写；HMPF为2-羟基-2-甲基苯丙酮的缩写；DCM为二氯甲烷的缩写。根据本公开的实施例，提供一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，包括：采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，以得到碱处理聚偏二氟乙烯膜；将3-巯丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，得到改性液；然后，采用改性液对碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜；将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向溶液中加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，得到溶胶；将改性聚偏二氟乙烯膜浸入溶胶中，并采用紫外灯照射，制作得到POSS/PVDF复合膜。本公开提供的制备方法通过紫外光辐照引发点击反应，将OVPOSS接枝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，包括：/n采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，以得到碱处理聚偏二氟乙烯膜；/n将3-巯丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，得到改性液；然后，采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜；/n将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向所述溶液中加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，得到溶胶；/n将所述改性聚偏二氟乙烯膜浸入所述溶胶中，并采用紫外灯照射，制作得到POSS/PVDF复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，包括：
采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，以得到碱处理聚偏二氟乙烯膜；
将3-巯丙基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，得到改性液；然后，采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜；
将八乙烯基笼型倍半硅氧烷溶解于二氯甲烷中得到溶液，然后向所述溶液中加入2-羟基-2-甲基苯丙酮，得到溶胶；
将所述改性聚偏二氟乙烯膜浸入所述溶胶中，并采用紫外灯照射，制作得到POSS/PVDF复合膜。


2.根据权利要求1所述的具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，
所述采用碱液对聚偏二氟乙烯膜进行碱液处理，包括：
在20-60℃的条件下，将所述聚偏二氟乙烯膜在所述碱液中浸泡2-10h，然后在60-100℃下干燥，得到所述碱处理聚偏二氟乙烯膜。


3.根据权利要求1或2所述的具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，
其中，所述碱液采用氢氧化钠溶液；
所述氢氧化钠溶液的浓度为2-6mol·L-1。


4.根据权利要求1所述的具有疏水表面的POSS/PVDF复合膜的制备方法，
所述采用所述改性液对所述碱处理聚偏二氟乙烯膜改性处理，得到改性聚偏二氟乙烯膜，包括，
在20-60℃条件下，将所述碱处理聚偏二氟乙烯膜在所述改性液中浸泡2-10h，然后在60-100℃下干燥，得到所述改性聚偏二氟乙烯膜。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯得印，王军，王凯，张勇，曹爱新，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11